Consul 的键值存储（KV Store）有哪些应用场景？如何使用 - 面试题

Consul 的键值存储（KV Store）是一个功能强大的分布式配置中心，提供了动态配置管理、服务协调、领导选举等功能。

基本概念

Consul KV Store 是一个类似 etcd 的分布式键值存储系统，具有以下特点：

分布式：数据在多个 Consul Server 节点间复制
强一致性：通过 Raft 协议保证数据一致性
层级结构：支持类似文件系统的层级键结构
原子操作：支持事务和原子操作
版本控制：每个键都有版本号和修改时间

CLI 操作

基本读写操作

bash
# 设置键值
consul kv put config/app/name "myapp"

# 获取键值
consul kv get config/app/name

# 获取键值详细信息
consul kv get -detailed config/app/name

# 删除键
consul kv delete config/app/name

# 递归删除
consul kv delete -recurse config/

列出和查询

bash
# 列出所有键
consul kv get -recurse

# 列出指定前缀的键
consul kv get -recurse config/

# 导出所有键值
consul kv export > backup.json

# 导入键值
consul kv import < backup.json

HTTP API 操作

基本操作

bash
# 设置键值
curl -X PUT -d "value" http://localhost:8500/v1/kv/config/app/name

# 获取键值
curl http://localhost:8500/v1/kv/config/app/name

# 删除键
curl -X DELETE http://localhost:8500/v1/kv/config/app/name

# 递归获取
curl http://localhost:8500/v1/kv/config/?recurse=true

高级操作

bash
# CAS（Compare-And-Set）操作
curl -X PUT -d "newvalue" \
  http://localhost:8500/v1/kv/config/app/name?cas=10

# 获取键的元数据
curl http://localhost:8500/v1/kv/config/app/name?keys=true

# 获取指定索引之后的数据
curl http://localhost:8500/v1/kv/config/?recurse=true&index=100

应用场景

1. 动态配置管理

bash
# 存储应用配置
consul kv put config/app/database/host "localhost"
consul kv put config/app/database/port "5432"
consul kv put config/app/database/user "admin"

# 应用启动时读取配置
curl http://localhost:8500/v1/kv/config/app/database/host?raw

2. 服务协调

分布式锁：

bash
# 获取锁
consul kv put -acquire lock/service1 "owner1"

# 释放锁
consul kv put -release lock/service1 "owner1"

# 设置锁超时
consul kv put -acquire -ttl=30s lock/service1 "owner1"

领导选举：

bash
# 参与选举
consul kv put -acquire leader/election "node1"

# 检查当前领导者
consul kv get leader/election

3. 特性开关

bash
# 启用新功能
consul kv put features/new_feature "true"

# 读取特性开关
curl http://localhost:8500/v1/kv/features/new_feature?raw

4. 服务元数据

bash
# 存储服务元数据
consul kv put metadata/service1/version "1.0.0"
consul kv put metadata/service1/deploy_time "2024-01-01"

Watch 机制

Consul KV 支持 Watch 机制，可以监听键值变化：

bash
# 监听键变化
consul watch -type=key -key=config/app/name /bin/cat

# 监听前缀变化
consul watch -type=keyprefix -prefix=config/ /bin/cat

事务操作

Consul 支持原子性的事务操作：

json
{
  "KV": [
    {
      "Verb": "set",
      "Key": "config/app/host",
      "Value": "aGVsbG8="
    },
    {
      "Verb": "set",
      "Key": "config/app/port",
      "Value": "ODA4MA=="
    }
  ]
}

bash
curl -X PUT -d @transaction.json http://localhost:8500/v1/txn

ACL 权限控制

Consul KV 支持 ACL（Access Control List）进行权限控制：

bash
# 创建策略
consul acl policy create -name kv-policy -rules @kv-policy.hcl

# kv-policy.hcl 内容
key_prefix "config/" {
  policy = "read"
}

key_prefix "secrets/" {
  policy = "deny"
}

最佳实践

1. 键命名规范

shell
# 使用层级结构
config/{service}/{environment}/{key}
metadata/{service}/{key}
locks/{resource}/{id}

2. 数据版本管理

bash
# 使用版本号
config/app/v1/database/host
config/app/v2/database/host

# 使用时间戳
config/app/20240101/database/host

3. 数据备份

bash
# 定期备份
consul kv export > backup_$(date +%Y%m%d).json

# 恢复数据
consul kv import < backup_20240101.json

4. 监控和告警

bash
# 监控键值变化
consul watch -type=key -key=secrets/ /usr/local/bin/alert.sh

与其他工具集成

Spring Cloud Consul

java
@RefreshScope
@RestController
public class ConfigController {
    
    @Value("${app.name}")
    private String appName;
    
    @GetMapping("/config")
    public String getConfig() {
        return appName;
    }
}

Go Consul SDK

go
kv := client.KV()
pair, _, err := kv.Get("config/app/name", nil)
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("Value: %s\n", string(pair.Value))

Consul KV Store 是一个简单而强大的分布式配置中心，适合各种微服务架构的配置管理需求。