01、etcd基础介绍

互联网技术发展真的快，层出不穷的新技术。最近项目使用到了etcd，自己之前在部署k8s集群的时候玩过，但是并没有系统的学习。正好趁这个机会，系统性的学习下。文章中的内容有些是来自官方文档，有些是来自网上的资料，有些是自己的思考。如果有不错的地方，请不吝赐教，大家有好的教程，也欢迎评论区留言，学习学习。感谢感谢！

这一系列文章是etcd的入门教程，并不是深入的教程，适合像我这种对 etcd 了解不深入或者完全不了解的同学，大牛请绕道。

1、什么是etcd

etcd官网

etcd-github地址

对于 etcd 的定义，我们来看一看官方是如何描述的。描述如下：A distributed, reliable key-value store for the most critical data of a distributed system。翻译过来就是：一个分布式、可靠的键值存储系统，用于存储分布式系统中最关键的数据。

对于上面这句话，我们可以提取出来几个关键词，分布式、可靠的、键值存储系统、最关键的数据。对于在互联网行业待过一段时间的同学，应该对前面三个词比较熟悉，最后一个最关键的数据如何理解呢？我说说自己的理解。

etcd 中存储的是这个分布式系统中最重要的数据，例如配置信息、元数据等，这些数据对于整个分布式系统而言是至关重要的，一旦出现问题，就可能导致系统出现故障或者问题。

通过上面，我们知道了 etcd 是分布式系统中的基础设施，为分布式系统提供了可靠的数据存储和管理能力。它是由CoreOS开发的，k8s 中的信息就是存储在 etcd 中，是 k8s 集群管理工具的核心组件之一。

etcd采用 Raft一致性算法来保证数据的一致性和可靠性，支持多节点部署，可以容忍节点故障和网络分区等故障情况。etcd的使用非常广泛，除了作为 k8s 的核心组件之一，还可以用于服务发现、配置管理、分布式锁等场景。etcd提供了简单易用的API，支持多种语言的客户端，可以方便地集成到各种应用中。

2、etcd的应用场景

通过上面的了解，感觉 etcd 还是挺牛逼的，那 etcd的应用场景一般在那些地方呢？

服务发现：etcd可以存储服务的地址和端口信息，例如Web服务、数据库服务等。客户端可以通过etcd API查询服务的地址和端口信息，从而实现服务发现和负载均衡。
分布式锁：etcd可以实现分布式锁，多个进程可以通过etcd API竞争锁资源，从而实现分布式同步和协调。
集群管理：etcd可以存储集群的状态信息，例如节点状态、领导者选举结果等。应用程序可以通过etcd API查询集群状态信息，从而实现集群管理和监控。
分布式任务调度：etcd可以存储任务的状态信息，例如任务的执行状态、执行结果等。应用程序可以通过etcd API查询任务状态信息，从而实现分布式任务调度和监控。
配置管理：etcd可以存储应用程序的配置信息，例如数据库连接信息、日志级别、缓存大小等。应用程序可以通过etcd API读取这些配置信息，从而实现动态配置管理。
容器编排：k8s中集群管理的核心组件之一就是etcd。

上面是 etcd 的一些常用的场景，等大家熟悉 etcd 后，可以根据自己的实际需求，来选择是否需要使用到 etcd 这个组件。

3、为什么使用etcd

下面再来说说 etcd 的优点，这样跟同事吹牛的时候或者面试的时候，可以吹一吹，哈哈！

可靠性：etcd采用Raft算法实现分布式一致性，保证数据的可靠性和一致性。
高可用性：etcd支持多节点部署，节点之间通过Raft协议进行数据同步和选举，保证系统的高可用性。
灵活性：etcd提供了RESTful API和gRPC API，可以方便地与各种编程语言进行交互。
安全性：etcd支持TLS加密和访问控制，可以保证数据的安全性。
可扩展性：etcd支持水平扩展，可以通过添加更多的节点来提高系统的性能和容量。

4、etcd架构图

上图是 etcd 基础架构图，按照分层模型，etcd可分为Client层、API网络层、Raft算法层、逻辑层和存储层。这些层的功能如下：

Client层：Client层包括client v2 和v3两个大版本API客户端，提供了简介易用的API，同时支持负载均衡、节点间故障自动转移，可极大降低业务使用etcd复杂度，提升开发效率、增强服务的可用性。
API网络层：API网络层主要包括client访问server和server节点之间的通信协议。一方面，client访问etcd server 的API分为V2和V3两大版本。V2 API使用http/1.x协议，v3 API使用gRPC协议。同时v3通过etcd grpc-gateway 组件也支持 http/1.x 协议，便于各种语言的服务调用。另一方面，server之间通信协议，是指节点间通过Raft算法实现数据复制和Leader选举等功能时使用的HTTP协议。
Raft算法层:Raft算法层实现了Leader选举、日志复制、ReadIndex等核心算法特性，用于保障etcd多个节点间的数据一致性，提升服务可用性等，是etcd的基石。
逻辑层:etcd核心特性实现层，如典型的KVserver模块、MVCC模块、Auth鉴权模块、Lease租约模块、Compactor压缩模块等，其中MVCC模块主要由treeIndex模块和boltdb模块组成。
存储层:存储层包含预习日志（WAL）模块、快照（Snapshot）模块、boltdb模块。其中WAL可保障etcd crash后数据不丢失，boltdb则保存了集群元数据和用户写入数据。

参考资料:

bilibili视频教程