Etcd集群是什么意思

Etcd是一个开源的、高度一致的分布式key-value存储系统。由Go语言实现，具有很好的跨平台性。主要用于配置共享和服务发现。通过raft算法维护集群中各个节点的通信和数据一致性，节点之间是对等的关系，即使leader节点故障，会很快选举出新的leader，保证系统的正常运行。目前已广泛应用在kubernetes、ROOK、CoreDNS、M3、openstack等领域。

1. 接口操作简单，提供了http+json和grpc接口。
2. 可选的ssl客户端认证，支持https访问。
3. 每个实例支持1000的QPS，适用于存储数据量小但更新和访问频繁的数据。
4. 数据按照文件系统的方式，分层存储，数据持久化。
5. 监视特定的键或目录的变化，并对值的更改做出响应，适用于消息的发布和订阅。

Etcd的架构如下图所示，主要分为四部分。HTTP server、Store、Raft和WAL。

• HTTP server：为用户提供的Api请求。
• Store：用于处理 etcd 支持的各类功能的事务，包括数据索引、节点状态变更、监控与反馈、事件处理与执行等等。
• Raft：利用raft算法，保证节点之间数据的强一致性。
• WAL：数据存储方式。通过 WAL 进行数据持久化存储。Snapshot 存储数据的状态快照；Entry 表示存储的具体日志内容。

ETCD集群是一个分布式系统，每个ETCD节点都维护了一个状态机，并且存储了完整的数据，任意时刻至多存在一个有效的主节点。主节点处理所有来自客户端的读写操作。其中状态机的状态转换规则如下：

ETCD中每个节点的状态集合为（Follower、Candidate、Leader），集群初始化时候，每个节点都是Follower角色，当Follower在一定时间内没有收到来自主节点的心跳，会将自己角色改变为Candidate，并发起一次选主投票；当收到包括自己在内超过半数节点赞成后，选举成功；当收到票数不足半数选举失败，或者选举超时。若本轮未选出主节点，将进行下一轮选举。当某个Candidate节点成为Leader后，Leader节点会通过心跳与其他节点同步数据，同时参与竞选的Candidate节点进入Follower角色。

1、创建安装脚本build.sh。

ETCD_VER=v3.4.7# choose either URLGOOGLE_URL=https://storage.googleapis.com/etcdGITHUB_URL=https://github.com/etcd-io/etcd/releases/downloadDOWNLOAD_URL=${GITHUB_URL}rm -f /tmp/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gzrm -rf /tmp/etcd-download-test && mkdir -p /tmp/etcd-download-testcurl -L ${DOWNLOAD_URL}/${ETCD_VER}/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz -o /tmp/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gztar xzvf /tmp/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz -C /tmp/etcd-download-test --strip-components=1rm -f /tmp/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gzcp /tmp/etcd-download-test/etcd /usr/binetcd --versioncp /tmp/etcd-download-test/etcdctl /usr/binetcdctl version

2、或者执行以下命令，脚本已上传到公网S3存储。

wget -qO- http://pub-shbt.s3.360.cn/v2s3/build-20200419214912.sh | bash

1、 创建etcd配置文件/etc/etcd/etcd.conf。

ETCD_NAME=instance01ETCD_DATA_DIR="/usr/local/etcd/data"ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://10.143.74.108:2379,http://127.0.0.1:2379"ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://10.143.74.108:2379"ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://10.143.74.108:2380"ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://10.143.74.108:2380"ETCD_INITIAL_CLUSTER="instance01=http://10.143.74.108:2380,instance02=http://10.202.253.147:2380,instance03=http://10.202.254.213:2380"ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

• ETCD_NAME：本member的名称；
• ETCD_DATA_DIR：存储数据的目录；
• ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS：用于监听客户端etcdctl或者curl连接；
• ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS: 本机地址， 用于通知客户端，客户端通过此IPs与集群通信;
• ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS：本机地址，用于通知集群member，与member通信；
• ETCD_LISTEN_PEER_URLS：用于监听集群中其它member的连接；
• ETCD_INITIAL_CLUSTER：描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member；
• ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE：集群状态，新建集群时候设置为new，若是想加入某个已经存在的集群设置为existing。

[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
[Service]
Type=simple
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
EnvironmentFile=-/etc/etcd/etcd.conf
ExecStart=/usr/bin/etcd
KillMode=process
Restart=always
RestartSec=3
LimitNOFILE=655350
LimitNPROC=655350
PrivateTmp=false
SuccessExitStatus=143
[Install]
WantedBy=multi-user.target

3、 启动etcd。

systemctl daemon-reload

systemctl enable etcd.service

systemctl start etcd.service

4、 查看etcd集群状态。

HOST_1=10.143.74.108

HOST_2=10.202.253.147

HOST_3=10.202.254.213

ENDPOINTS=$HOST_1:2379,$HOST_2:2379,$HOST_3:2379

etcdctl -w table --endpoints=$ENDPOINTS endpoint status

5、 读写以及删除操作。

6、 watch监听操作。

至此，在10.143.74.108主机上，我们已经成功安装、启动etcd服务，并测试了基本的功能。其他两台机器的配置类似，在此不再做介绍。

下来我们一起看下项目中如何利用etcd的选主机制来实现应用的高可用吧。

go get "github.com/coreos/etcd/clientv3"

2、添加常量。

const prefix = "/nanoPing"
const prop = "local"
var leaderFlag bool

3、编写client节点竞选函数campaign。

func campaign(c *clientv3.Client, election string, prop string) {

   for {

      //gets the leased session for a client

      s, err := concurrency.NewSession(c, concurrency.WithTTL(15))

      if err != nil {

         log.Println(err)

         continue

      }

      //returns a new election on a given key prefix

      e := concurrency.NewElection(s, election)

      ctx := context.TODO()

      //Campaign puts a value as eligible for the election on the prefix key.

      //Multiple sessions can participate in the election for the same prefix,

      //but only one can be the leader at a time

      if err = e.Campaign(ctx, prop); err != nil {

         log.Println(err)

         continue

      }

      log.Println("elect: success")

      leaderFlag = true

      select {

      case <-s.Done():

         leaderFlag = false

         log.Println("elect: expired")

      }

   }

}

4、添加竞选成功后执行的动作run。

func run() {
      log.Println("[info] Service master")
      log.Println("[info] Task start.")
}

5、编写入口函数，创建client节点，参与竞选master，竞选成功，执行任务。

func Start() {

   donec := make(chan struct{})

   //create a client

   cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints: g.Config().Etcd.Addr,Username:g.Config().Etcd.User,Password:g.Config().Etcd.Password})

   if err != nil {

      log.Fatal(err)

   }

   defer cli.Close()

   go campaign(cli, prefix, prop)

   go func() {

      ticker := time.NewTicker(time.Duration(10) * time.Second)

      for {

         select {

         case <-ticker.C:

            {

               if leaderFlag == true{

                  run()

                  return

               }else{

                  log.Println("[info] Service is not master")

               }

            }

         }

      }

   }()

   <-donec

}

选主失败的节点输出：

Master节点进程退出后，之前的非master节点，自动竞选为master节点。