ETCD介绍 (一)

什么是ETCD？

etcd是一个Go言编写的分布式、高可用的一致性键值存储系统，用于提供可靠的分布式键值存储、配置共享和服务发现等功能。

特点

简单：
易使用：基于HTTP+JSON的API让你用curl就可以轻松使用
易部署：使用Go语言编写，跨平台，部署和维护简单
可靠：
强一致：使用Raft算法充分保证了分布式系统数据的强一致性
高可用：具有容错能力，假设集群有n个节点，当有(n-1)/2节点发送故障，依然能提供服务
持久化：数据更新后，会通过WAL格式数据持久化到磁盘，支持Snapshot快照
快速：每个实例每秒支持一千次写操作，极限写性能可达10K QPS
安全：可选SSL客户认证机制

ETCD简单使用

# 安装命令
 sudo apt install etcd
 
# 查看版本
etcd --version

# 测试安装是否成功
curl http://127.0.0.1:2379/version

# 增 / 改
 curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message -XPUT -d value="Hello world"
 etcdctl put message "Hello world"

# 删除
 curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message -XDELETE
 etcdctl del message

# 查
 curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message
 etcdctl get message
 
# 存储有过期时间的key
 curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/foo -XPUT -d value=bar -d ttl=5
 
# watch
 etcdctl watch key

服务架构

基本概念

HTTP Server
- 用于处理用户发送的API请求以及其他etcd节点的同步与心跳信息的请求。
Store
- 用于处理etcd支持的各类功能的事务，包括数据索引，节点状态的变更，监控与反馈，事件处理与执行等，是etcd对用户提供的大多数API功能的具体实现。
Raft
- Raft分布式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，WAL中所有数据提交前都会事先记录日志，这种技术在mysql中也有用到(binlog)。除了在内存中存有所有数据的状态及节点的索引以外，etcd就通过WAL进行持久化存储。
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。

RPC简介

ETCD中节点间通信，以及事务处理都是通过RPC机制，RPC（Remote Procedure Call）是远程过程调用，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。
RPC采用客户机/服务器模式。请求程序就是一个客户机，而服务提供程序就是一个服务器。首先，客户机调用进程发送一个有进程参数的调用信息到服务进程，然后等待应答信息。

核心算法 Raft

通常来说，在分布式环境下，可以通过两种手段达成一致：

Symmetric, leader-less ：所有Server都是对等的，Client可以和任意Server进行交互
Asymmetric, leader-based：任意时刻，有且仅有1台Server拥有决策权，Client仅和该Leader交互

经典应用场景

1. 服务注册与发现（Service Discovery）
2. 配置中心
3. 负载均衡
4. 分布式锁
5. 分布式队列
6. 分布式通知与协调
7. 消息发布和订阅

发展现状

Raft算法虽然诞生不久，但是在业界已经引起广泛关注，强烈推荐大家浏览其官网http://raftconsensus.github.io，上面有丰富的学习资料，目前Raft算法的开源实现已经涵盖几乎所有主流语言（C/C++/Java/Python/Javascript …），其流行程度可见一斑。由此可见，一项技术能否在工业界大行其道，有时“可理解性”、“可实现性”才是至关重要的。