《蹲坑学kubernetes》之8-1:Etcd架构详解

Etcd是CoreOS团队于2013年6月基于Go语言发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用强一致性的服务发现存储的分布式键值(key-value)数据库。主要用途是共享配置和服务发现。Etcd已经在很多分布式系统中得到广泛的使用。

一、Etcd的提点有以下四点：

• 简单：基于HTTP+JSON的API让你用curl就可以轻松使用。
• 安全：可选SSL客户认证机制。
• 快速：每个实例每秒支持一千次写操作。
• 可信：使用Raft算法充分实现了分布式。

二、Etcd的应用场景：

服务在分布式系统中“服务发现”也是比较常见的问题：在同一个集群环境中不同的应用或服务，如何能够找到对方并建立连接，来完成后续的行为。本质上来说，服务发现就是想要知道集群中是否有进程在监听udp或tcp端口，并能通过名字就可以查找和连接。而要解决服务发现的问题，需要满足如下三个方面，缺一不可。

• 强一致性、高可用的服务存储目录： 基于Raft算法的etcd天生就是这样一个强一致性高可用的服务存储目录【安全的记录集群中的应用或服务的信息(地址、端口等)】。
• 注册服务和监控服务健康状态的机制：用户可以在etcd中注册服务，并且对注册的服务设置key TTL，定时保持服务的心跳以达到监控健康状态的效果。【能够完成新的应用或服务的注册添加进来，同样也能对现有的服务是否可用进行监控】
• 查找和连接服务的机制： 通过在etcd指定的主题下注册的服务也能在对应的主题下查找到。为了确保连接，我们可以在每个服务机器上都部署一个Proxy模式的etcd，这样就可以确保能访问etcd集群的服务都能互相连接。【已有的服务当被使用能够被找到并能连接】

如图所示：

微服务协同工作架构中，服务动态添加。随着Docker容器的流行，多种微服务共同协作，构成一个相对功能强大的架构的案例越来越多。透明化的动态添加这些服务的需求也日益强烈。通过服务发现机制，在etcd中注册某个服务名字的目录，在该目录下存储可用的服务节点的IP。在使用服务的过程中，只要从服务目录下查找可用的服务节点去使用即可。

其他应用场景：

• 消息发布与定义（非高频）
• 分布式锁
• 分布式消息队列
• 分布式进程心跳监控

三、Etcd主要分为四个部分：

通常，一个用户的请求发送过来，会经由HTTP Server转发给Store进行具体的事务处理，如果涉及到节点的修改，则交给Raft模块进行状态的变更、日志的记录，然后再同步给别的etcd节点以确认数据提交，最后进行数据的提交，再次同步。

四、Etcd原理：

Etcd群集是一个分布式系统，由多个节点相互通信且构成一个整体对外提供服务，每一个节点存储了完整的数据，并且通过Raft协议保证每节点维护的数据是一致的。

每一个Etcd节点都维护了一个状态机，并且。任意时刻最多存在一个有效的主节点。主节点处理所有来自客户端的写操作，通过Raft协议保证写操作对状态机的修改都会可靠的同步到其他节点。