从2016年起就开始接触Consul，使用的主要目的就是做服务发现，后来逐步应用于生产环境，并总结了少许使用经验。最开始使用Consul的人不多，为了方便交流创建了一个QQ群，这两年微服务越来越火，使用Consul的人也越来越多，目前群里已有400多人，经常有人问一些问题，比如：
服务注册到节点后，其他节点为什么没有同步？
Client是干什么的？（Client有什么作用？）
能不能直接注册到Server？（是否只有Server节点就够了？）
服务信息是保存在哪里的？
如果节点挂了健康检查能不能转移到别的节点？
有些人可能对服务注册和发现还没有概念，有些人可能使用过其它服务发现的工具，比如zookeeper，etcd，会有一些先入为主的经验。这篇文章将结合Consul的官方文档和自己的实际经验，谈一下Consul做服务发现的方式，文中尽量不依赖具体的框架和开发语言，从原理上进行说明，希望能够讲清楚上边的几个问题。
为什么使用服务发现防止硬编码、容灾、水平扩缩容、提高运维效率等等，只要你想使用服务发现总能找到合适的理由。
一般的说法是因为使用微服务架构。传统的单体架构不够灵活不能很好的适应变化，从而向微服务架构进行转换，而伴随着大量服务的出现，管理运维十分不便，于是开始搞一些自动化的策略，服务发现应运而生。所以如果需要使用服务发现，你应该有一些对服务治理的痛点。
但是引入服务发现就可能引入一些技术栈，增加系统总体的复杂度，如果你只有很少的几个服务，比如10个以下，并且业务不怎么变化，吞吐量预计也很稳定，可能就没有必要使用服务发现。
Consul内部原理下面这张图来源于Consul官网，很好的解释了Consul的工作原理，先大致看一下。
首先Consul支持多数据中心，在上图中有两个DataCenter，他们通过Internet互联，同时请注意为了提高通信效率，只有Server节点才加入跨数据中心的通信。
在单个数据中心中，Consul分为Client和Server两种节点（所有的节点也被称为Agent），Server节点保存数据，Client负责健康检查及转发数据请求到Server；Server节点有一个Leader和多个Follower，Leader节点会将数据同步到Follower，Server的数量推荐是3个或者5个，在Leader挂掉的时候会启动选举机制产生一个新的Leader。
集群内的Consul节点通过gossip协议（流言协议）维护成员关系，也就是说某个节点了解集群内现在还有哪些节点，这些节点是Client还是Server。单个数据中心的流言协议同时使用TCP和UDP通信，并且都使用8301端口。跨数据中心的流言协议也同时使用TCP和UDP通信，端口使用8302。
集群内数据的读写请求既可以直接发到Server，也可以通过Client使用RPC转发到Server，请求最终会到达Leader节点，在允许数据轻微陈旧的情况下，读请求也可以在普通的Server节点完成，集群内数据的读写和复制都是通过TCP的8300端口完成。
Consul服务发现原理下面这张图是自己画的，基本描述了服务发现的完整流程，先大致看一下。
首先需要有一个正常的Consul集群，有Server，有Leader。这里在服务器Server1、Server2、Server3上分别部署了Consul Server，假设他们选举了Server2上的Consul Server节点为Leader。这些服务器上最好只部署Consul程序，以尽量维护Consul Server的稳定。
然后在服务器Server4和Server5上通过Consul Client分别注册Service A、B、C，这里每个Service分别部署在了两个服务器上，这样可以避免Service的单点问题。服务注册到Consul可以通过HTTP API（8500端口）的方式，也可以通过Consul配置文件的方式。Consul Client可以认为是无状态的，它将注册信息通过RPC转发到Consul Server，服务信息保存在Server的各个节点中，并且通过Raft实现了强一致性。
最后在服务器Server6中Program D需要访问Service B，这时候Program D首先访问本机Consul Client提供的HTTP API，本机Client会将请求转发到Consul Server，Consul Server查询到Service B当前的信息返回，最终Program D拿到了Service B的所有部署的IP和端口，然后就可以选择Service B的其中一个部署并向其发起请求了。如果服务发现采用的是DNS方式，则Program D中直接使用Service B的服务发现域名，域名解析请求首先到达本机DNS代理，然后转发到本机Consul Client，本机Client会将请求转发到Consul Server，Consul Server查询到Service B当前的信息返回，最终Program D拿到了Service B的某个部署的IP和端口。