1. 概述
在本教程中，我们将了解Consul领导选举如何帮助确保数据稳定性。我们将提供一个实际示例，说明如何在并发应用程序中管理分布式锁定。
2. 什么是Consul？
Consul是一个开源工具，提供基于健康检查的服务注册和发现。此外，它还包括一个Web图形用户界面(GUI)，用于查看Consul并轻松与之交互。它还涵盖会话管理和键值(KV)存储的额外功能。
在接下来的部分中，我们将重点介绍如何使用Consul的会话管理和KV存储来选择具有多个实例的应用程序中的领导者。
3. Consul基础
Consul代理是运行在Consul集群的每个节点上的最重要的组件。它负责健康检查；注册、发现和解析服务；存储配置数据、等等。
Consul代理可以以两种不同的模式运行-服务器和代理。
Consul服务器的主要职责是响应来自代理的查询并选举领导者。使用共识协议选择领导以提供基于Raft算法的一致性(由CAP定义)。
详细讨论共识的工作原理不在本文的讨论范围内。不过，值得一提的是，节点可以处于三种状态之一：领导者、候选者或追随者。它还存储数据并响应来自代理的查询。
代理比Consul服务器更轻量级。它负责运行已注册服务的健康检查并将查询转发到服务器。让我们看一个Consul集群的简单图表：
Consul还可以在其他方面提供帮助-例如，在一个实例必须是领导者的并发应用程序中。
在接下来的部分中，让我们看看Consul如何通过会话管理和KV存储来提供这一重要功能。
4. Consul领导选举
在分布式部署中，持有锁的服务是领导者。因此，对于高可用系统，管理锁和领导者是至关重要的。
Consul提供了一个易于使用的KV存储和会话管理。这些功能用于建立领导者选举，所以让我们了解它们背后的原理。
4.1 领导之争
属于分布式系统的所有实例所做的第一件事就是争夺领导权。成为领导者的竞争包括一系列步骤：
- 所有实例必须就一个共同密钥达成一致才能进行竞争。
- 接下来，实例通过Consul会话管理和KV功能使用约定的密钥创建会话。
- 第三，他们应该获得会话。如果返回值为true，则锁属于该实例，如果为false，则该实例是追随者。
- 实例需要持续监视会话以在失败或释放时再次获得领导权。
- 最后，领导者可以释放会话，然后重新开始这个过程。
一旦领导者被选出，其余实例使用Consul KV和会话管理通过以下方式发现领导者：
- 检索约定的密钥
- 获取会话信息以了解领导者
4.2 一个实际例子
我们需要在运行多个实例的Consul中创建键和值以及会话。为此，我们将使用Kinguin Digital Limited Leadership Consul开源Java实现。
首先，让我们包含依赖项：
<dependency>
<groupId>com.github.kinguinltdhk</groupId>
<artifactId>leadership-consul</artifactId>
<version>${kinguinltdhk.version}</version>
<exclusions>
<exclusion>
<groupId>com.ecwid.consul</groupId>
<artifactId>consul-api</artifactId>
</exclusion>
</exclusions>
</dependency>
我们排除了consul-api依赖项以避免在Java中的不同版本上发生冲突。
对于公共密钥，我们将使用：
services/%s/leader
让我们用一个简单的片段来测试所有的过程：
new SimpleConsulClusterFactory()
.mode(SimpleConsulClusterFactory.MODE_MULTI)
.debug(true)
.build()
.asObservable()
.subscribe(i -> System.out.println(i));
然后我们使用asObservable()创建一个包含多个实例的集群，以方便订阅者访问事件。领导者在Consul中创建会话，所有实例验证会话以确认领导。
最后我们自定义consul的配置和session管理，以及实例间约定的key来选举领导者(leader)：
cluster:
leader:
serviceName: cluster
serviceId: node-1
consul:
host: localhost
port: 8500
discovery:
enabled: false
session:
ttl: 15
refresh: 7
election:
envelopeTemplate: services/%s/leader
4.3 如何测试
有几种安装Consul和运行代理的选项。
部署Consul的一种可能性是通过容器。我们将使用世界上最大的容器镜像仓库Docker Hub中提供的Consul Docker镜像。
我们将通过运行以下命令使用Docker部署Consul：
docker run -d --name consul -p 8500:8500 -e CONSUL_BIND_INTERFACE=eth0 consul
Consul现在正在运行，它应该在localhost:8500上可用。
让我们执行代码片段并检查完成的步骤：
- 领导者在Consul中创建一个会话。
- 然后它被选举(elected.first)。
- 其余实例一直观察直到会话被释放：
INFO: multi mode active
INFO: Session created e11b6ace-9dc7-4e51-b673-033f8134a7d4
INFO: Session refresh scheduled on 7 seconds frequency
INFO: Vote frequency setup on 10 seconds frequency
ElectionMessage(status=elected, vote=Vote{sessionId='e11b6ace-9dc7-4e51-b673-033f8134a7d4', serviceName='cluster-app', serviceId='node-1'}, error=null)
ElectionMessage(status=elected.first, vote=Vote{sessionId='e11b6ace-9dc7-4e51-b673-033f8134a7d4', serviceName='cluster-app', serviceId='node-1'}, error=null)
ElectionMessage(status=elected, vote=Vote{sessionId='e11b6ace-9dc7-4e51-b673-033f8134a7d4', serviceName='cluster-app', serviceId='node-1'}, error=null)
Consul还提供了一个Web GUI，网址为http://localhost:8500/ui。
让我们打开浏览器并单击Key-Value部分以确认会话已创建：
因此，其中一个并发实例使用为应用程序商定的密钥创建了一个会话。只有当会话被释放时，进程才能重新开始，新的实例才能成为领导者。
5. 总结
在本文中，我们展示了具有多个实例的高性能应用程序中的领导选举基础知识。我们演示了Consul的会话管理和KV存储功能如何帮助获取锁和选择领导者。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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