1.etcd 简介

etcd是一个高可用的分布式的键值对存储系统，常用做配置共享和服务发现，由CoreOS公司发起的一个开源项目，受到ZooKeeper与doozer启发而催生的项目，名称”etcd”源自两个想法，即Unix的”/etc”文件夹和”d”分布式系统。”/etc”文件夹是用于存储单个系统的配置数据的地方，而etcd用于存储大规模分布式的配置信息，etcd有如下特点：

简单：基于HTTP+JSON的API，用curl就可以轻松使用。
可信：使用Raft算法充分实现了分布式。
安全：可选SSL客户认证机制。
快速：每个节点可支持上万QPS读写。

etcd有V2和V3两个版本，V3版本供了更多功能并提高了性能，应用程序使用新的grpc API访问mvcc存储，mvcc存储区和旧存储区v2是分开且隔离的，写入存储v2不会影响mvcc存储，写入mvcc存储也不会影响存储v2。

API v2和API v3之间存在一些显着差异：

事务：在v3中，etcd提供了多键条件事务。应用程序应使用事务代替Compare-And-Swap操作。
平面键空间：API v3中没有目录，只有键。例如，”/a/b/c/“是键。范围查询支持获取与给定前缀匹配的所有键。
紧凑的响应：delete操作不再返回以前的值。为了获得删除的值，可以使用事务原子地获取密钥，然后删除其值。
租约：替代v2 TTL；TTL绑定到租约，密钥附加到租约。TTL过期后，租约将被撤销，所有附加密钥也将被删除。

2. Raft选举算法

集群一般是由两个或两个以上的服务器组建而成，每个服务器都是一个节点。数据库集群、管理集群...数据库集群提供了读写功能，管理集群提供了管理、故障恢复等功能。
对于一个集群来说，多个节点的协同和管理是非常重要的。而主节点则实现了协同和管理，主节点的存在，就可以保证其他节点的有序运行，以及数据库集群中的写入数据在每个节点上的一致性。
这里的一致性是指，数据在每个集群节点中都是一样的，不存在不同的情况。分布式选举的作用就是选出一个主节点，由它来协调和管理其他节点，以保证集群有序运行和节点间数据的一致性。
采用 Raft 算法选举，集群节点的角色有 3 种：

Leader: 即主节点，同一时刻只有一个 Leader，负责协调和管理其他节点；
Candidate: 即候选者，每一个节点都可以成为 Candidate，
节点在该角色下才可以被选为新的 Leader； Follower: Leader 的跟随者，不可以发起选举。

选举特点如下：

当集群初始化时候，每个节点都是Follower角色。
集群中存在至多1个有效的主节点，通过心跳与其他节点同步数据；
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，并发起一次选举投票。
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(出现这种情况，是由于多个节点同时选举，所有节点均为获得过半选票)。
Candidate节点收到来自主节点的信息后，会立即终止选举过程，进入Follower角色。

为了避免陷入选举失败循环，每个节点未收到心跳发起选举的时间是一定范围内的随机值，这样能够避免2个节点同时发起选举。

3. etcd 安装

下载地址：Releases · etcd-io/etcd · GitHub

切换至etcd根目录，将etcd和etcdctl二进制文件复制到/usr/local/bin目录这样系统中可以直接调用etcd/etcdctl这两个程序

cp etcd etcdctl /usr/local/bin

输入命令etcd，即可启动一个单节点的etcd服务,ctrl+c即可停止服务

xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: name = default
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: data dir = default.etcd
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: member dir = default.etcd/member
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: heartbeat = 100ms
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: election = 1000ms
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: snapshot count = 100000
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | embed: advertise client URLs = http://localhost:2379
xxxx-xx-xx xx:xx:xx.xxxxxx I | etcdserver: starting member 8e9e05c52164694d in cluster cdf818194e3a8c32

建立etcd相关目录(即数据文件和配置文件的保存位置)

mkdir -p /var/lib/etcd/ && mkdir -p /etc/etcd/

创建etcd配置文件

vim /etc/etcd/etcd.conf

# 节点名称
ETCD_NAME="etcd0"
# 指定数据文件存放位置
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/"

创建systemd配置文件

vim /etc/systemd/system/etcd.service

[Unit]
Description=Etcd Server
After=network.target
After=network-online.target
Wants=network-online.target[Service]
User=root
Type=notify
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
## 根据实际情况修改EnvironmentFile和ExecStart这两个参数值
## 1.EnvironmentFile即配置文件的位置，注意“-”不能少
EnvironmentFile=-/etc/etcd/etcd.conf
## 2.ExecStart即etcd启动程序位置
ExecStart=/usr/local/bin/etcd
Restart=on-failure
LimitNOFILE=65536[Install]
WantedBy=multi-user.target

4. etcd基本使用

增加和修改，如果存在则替换

etcdctl put <键名> <键值>

查询

etcdctl get <键名>

删除

etcdctl del <键名>

查看集群状态

etcdctl endpoint status --write-out=table

watch命令

watch是监听键或前缀发生改变的事件流。

# 对某个key监听操作，当/key1发生改变时，会返回最新值
etcdctl watch /key1
# 监听key前缀
etcdctl watch /key --prefix
# 监听到改变后执行相关操作
etcdctl watch /key1 -- etcdctl member list

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