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什么是etcd
使用案例
优点
应用场景
概念词汇
原理
什么是etcd
etcd 是一个分布式键值对存储,设计用来可靠而快速的保存关键数据并提供访问,用于配置共享和服务发现。通过分布式锁,leader选举和写屏障(write barriers)来实现可靠的分布式协作。etcd集群是为高可用,持久性数据存储和检索而准备。
"etcd"这个名字源于两个想法,即 unix “/etc” 文件夹和分布式系统"d"istibuted。 “/etc” 文件夹为单个系统存储配置数据的地方,而 etcd 存储大规模分布式系统的配置信息。因此,"d"istibuted 的 “/etc” ,是为 “etcd”。
etcd 以一致和容错的方式存储元数据。分布式系统使用 etcd 作为一致性键值存储,用于配置管理,服务发现和协调分布式工作。使用 etcd 的通用分布式模式包括领导选举,分布式锁和监控机器活动。
使用案例
locksmith 在 etcd 上实现分布式信号量,确保在任何给定时间只有集群的一个子集重新启动。
Kubernetes 将配置数据存储到etcd中,用于服务发现和集群管理; etcd 的一致性对于正确安排和运行服务至关重要。Kubernetes API 服务器将群集状态持久化在 etcd 中。它使用etcd的 watch API监视集群,并发布关键的配置更改。
优点
etcd作为一个受到ZooKeeper与doozer启发而催生的项目,除了拥有与之类似的功能外,更专注于以下四点:
1) 简单:基于HTTP+JSON的API让你用curl就可以轻松使用。
2 )安全:可选SSL客户认证机制。
3 )快速:每个实例每秒支持一千次写操作。
4 )可信:使用Raft算法充分实现了分布式。(etcd使用raft算法,zookeeper使用zab算法,ceph的mon选举使用paxos算法)
应用场景
场景一:服务发现(Service Discovery)
场景二:消息发布与订阅
场景三:负载均衡
场景四:分布式通知与协调
场景五:分布式锁、分布式队列
1)分布式锁:因为etcd使用Raft算法保持了数据的强一致性,某次操作存储到集群中的值必然是全局一致的,所以很容易实现分布式锁。锁服务有两种使用方式,一是保持独占,二是控制时序。
场景六:集群监控与Leader竞选
注:目前对应用场景还没有什么概念和体会,先记录后续使用中慢慢理解!
概念词汇
Raft:etcd所采用的保证分布式系统强一致性的算法。
Node:一个Raft状态机实例。
Member: 一个etcd实例。它管理着一个Node,并且可以为客户端请求提供服务。
Cluster:由多个Member构成可以协同工作的etcd集群。
Peer:对同一个etcd集群中另外一个Member的称呼。
Client: 向etcd集群发送HTTP请求的客户端。
WAL:预写式日志,etcd用于持久化存储的日志格式。
snapshot:etcd防止WAL文件过多而设置的快照,存储etcd数据状态。
Proxy:etcd的一种模式,为etcd集群提供反向代理服务。
Leader:Raft算法中通过竞选而产生的处理所有数据提交的节点。
Follower:竞选失败的节点作为Raft中的从属节点,为算法提供强一致性保证。
Candidate:当Follower超过一定时间接收不到Leader的心跳时转变为Candidate开始竞选。
Term:某个节点成为Leader到下一次竞选时间,称为一个Term。
Index:数据项编号。Raft中通过Term和Index来定位数据。
原理
从etcd的架构图中我们可以看到,etcd主要分为四个部分:
HTTP Server: 用于处理用户发送的API请求以及其它etcd节点的同步与心跳信息请求。
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,是etcd对用户提供的大多数API功能的具体实现。
Raft:Raft强一致性算法的具体实现,是etcd的核心。
WAL:Write Ahead Log(预写式日志),是etcd的数据存储方式。除了在内存中存有所有数据的状态以及节点的索引以外,etcd就通过WAL进行持久化存储。WAL中,所有的数据提交前都会事先记录日志。Snapshot是为了防止数据过多而进行的状态快照;Entry表示存储的具体日志内容。
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。