etcd学习笔记 - 入门

测试环境安装

1. 安装goreman

go install github.com/mattn/[email protected]

2. 下载etcd
3. 添加etcd目录到PATH环境变量中
4. 下载etcd源码中的Profile文件，并将其启动命令由bin/etcd修改为etcd
5. 启动集群

goreman -f Procfile start

介绍

Etcd本质上与一个NoSQL的数据库系统也有几分神似，但更准确的说法说是一个高可用的键值存储系统。
与一般的NoSQL数据库不同，Etcd在设计的初衷主要用于是共享配置和服务发现，它的灵感来自于ZooKeeper和Doozer。

其名称来源于unix 的“/etc”文件夹和分布式系统 (“D”istribute system) 的 D，组合在一起表示 etcd 是用于存储分布式配置的信息存储服务。

基础架构

• Client 层：Client 层包括 client v2 和 v3 两个大版本 API 客户端库，提供了简洁易用的 API，同时支持负载均衡、节点间故障自动转移，可极大降低业务使用 etcd 复杂度，提升开发效率、服务可用性。
• API 网络层：API 网络层主要包括 client 访问 server 和 server 节点之间的通信协议。一方面，client 访问 etcd server 的 API 分为 v2 和 v3 两个大版本。v2 API 使用 HTTP/1.x 协议，v3 API 使用 gRPC 协议。同时 v3 通过 etcd grpc-gateway 组件也支持 HTTP/1.x 协议，便于各种语言的服务调用。另一方面，server 之间通信协议，是指节点间通过 Raft 算法实现数据复制和 Leader 选举等功能时使用的 HTTP 协议。
• Raft 算法层：Raft 算法层实现了 Leader 选举、日志复制、ReadIndex 等核心算法特性，用于保障 etcd 多个节点间的数据一致性、提升服务可用性等，是 etcd 的基石和亮点。
• 功能逻辑层：etcd 核心特性实现层，如典型的 KVServer 模块、MVCC 模块、Auth 鉴权模块、Lease 租约模块、Compactor 压缩模块等，其中 MVCC 模块主要由 treeIndex 模块和 boltdb 模块组成。
• 存储层：存储层包含预写日志 (WAL) 模块、快照 (Snapshot) 模块、boltdb 模块。其中 WAL 可保障 etcd crash 后数据不丢失，boltdb 则保存了集群元数据和用户写入的数据。

与zookeeper对比

zookeeper：高可用性、数据一致性、功能curl、监听数据变化机制

缺点：

• 复杂。zookeeper部署维护比较复杂；paxos强一致性算法难懂，使用复杂，需要安装客户端，官方只提供java和C接口
• java编写，内存占用高
• 早期：不支持通过API安全变更成员，需要人工一个个节点修改

与 ZooKeeper 相比，ETCD更简单，安 装、部署和使用更加容易，并且 etcd 的某些功能是 ZooKeeper 所没有的,比如：

etcd 更加稳定可靠，它的唯一目标就是把分布式一致性 KV 存储做到极 致，所以它更注重稳定性和扩展性
服务发现，etcd 使用的是节点租约（ Lease ），并且支持Group （多 key ）；而 ZooKeeper 使用的是临时节点，临时节点存在很多问题
etcd 支持稳定的 watch ，而不是 ZooKeeper 一样简单的单次触发式watch，很多调度系统需要得到完整节点历史记录，etcd 可以存储数十万个历史变更
etcd 支持 MVCC （多版本并发控制），因为有协同系统需要无锁操作
etcd 支持更大的数据规模 ， 支持存储百万到千万级别的 key
etcd 的性能更好 。 在 一 个由 3 台 8 核节点组成的云 服务器上， etcd d 版本可以做到每秒数万次的写操作和数十万次的读操作

与redis对比

数据复制上Redis是主备异步复制、etcd使用的是Raft，前者可能会丢数据，为了保证读写一致性，etcd读写性能相比Redis差距比较大。

数据分片上Redis有各种集群版解决方案，可以承载上T数据，存储的一般是用户数据，而etcd定位是个低容量的关键元数据存储，db大小一般不超过8g。

存储引擎和API上Redis内存实现了各种丰富数据结构，而etcd仅是kv API, 使用的是持久化存储boltdb

命令介绍

set命令:设置某个键的值

etcdctl set /testdir/testkey "Hello world" --ttl '0'
# 支持的选项包括：
# --ttl '0'                  该键值的超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时
# --swap-with-value value    若该键现在的值是 value，则进行设置操作
# --swap-with-index '0'      若该键现在的索引值是指定索引，则进行设置操作

get命令:获取指定键的值, 当键不存在时，则会报错

etcdctl get /testdir/testkey
# 支持的选项包括：
# --sort          对结果进行排序
# --consistent    将请求发给主节点，保证获取内容的一致性

update命令:当键存在时，更新值内容。 当键不存在时，则会报错

etcdctl update /testdir/testkey "Hello"
# 支持的选项包括：
# --ttl '0'           超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时

rm命令:删除某个键值。 当键不存在时，则会报错

etcdctl update /testdir/testkey "Hello"
# 支持的选项包括：
# --dir                如果键是个空目录或者键值对则删除
# --recursive          删除目录和所有子键
# --with-value         检查现有的值是否匹配
# --with-index '0'     检查现有的 index 是否匹配

mk命令:如果给定的键不存在，则创建一个新的键值。 当键存在时，则会报错

etcdctl mk /testdir/testkey "Hello world"
# 支持的选项包括：
# --ttl '0'            超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时

mkdir命令:如果给定的键目录不存在，则创建一个新的键目录。 当键存在时，则会报错

etcdctl mkdir testdir2
# 支持的选项包括：
# --ttl '0'            超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时

setdir:创建一个键目录，无论存在与否。

# 支持的选项包括：
# --ttl '0'            超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时

updatedir:更新一个已经存在的目录

# 支持的选项包括：
# --ttl '0'            超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时

rmdir:删除一个空目录，或者键值对。若目录不空，会报错

etcdctl setdir dir1
etcdctl rmdir dir1

ls:列出目录（默认为根目录）下的键或者子目录，默认不显示子目录中内容

etcdctl ls
etcdctl ls /dir1
# 支持的选项包括：
# --sort                将输出结果排序
# --recursive           如果目录下有子目录，则递归输出其中的内容
# -p                    对于输出为目录，在最后添加 `/` 进行区分

ETCD 命令
存储:
    curl http://127.0.0.1:4001/v2/keys/testkey -XPUT -d value='testvalue'
    curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message2 -XPUT -d value='hello etcd' -d ttl=5
获取:
    curl http://127.0.0.1:4001/v2/keys/testkey
查看版本:
    curl  http://127.0.0.1:4001/version
删除:
    curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/testkey -XDELETE
监视:
    窗口1：curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message2 -XPUT -d value='hello etcd 1'
          curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message2?wait=true
    窗口2：
          curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message2 -XPUT -d value='hello etcd 2'
自动创建key:
    curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message3 -XPOST -d value='hello etcd 1'
    curl -s 'http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message3?recursive=true&sorted=true'
创建目录：
    curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message8 -XPUT -d dir=true
删除目录：
    curl -s 'http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message7?dir=true' -XDELETE
    curl -s 'http://127.0.0.1:4001/v2/keys/message7?recursive=true' -XDELETE
查看所有key:
    curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/?recursive=true
存储数据：
    curl -s http://127.0.0.1:4001/v2/keys/file -XPUT --data-urlencode [email protected]
使用etcdctl客户端：
存储:
    etcdctl set /liuyiling/testkey "610" --ttl '100' --swap-with-value value
获取：
    etcdctl get /liuyiling/testkey
更新：
    etcdctl update /liuyiling/testkey "world" --ttl '100'
删除：
    etcdctl rm /liuyiling/testkey
目录管理：
    etcdctl mk /liuyiling/testkey "hello"    类似set,但是如果key已经存在，报错
    etcdctl mkdir /liuyiling 
    etcdctl setdir /liuyiling  
    etcdctl updatedir /liuyiling      
    etcdctl rmdir /liuyiling    
查看：
    etcdctl ls --recursive
监视：
    etcdctl watch mykey  --forever         +    etcdctl update mykey "hehe"
    #监视目录下所有节点的改变
    etcdctl exec-watch --recursive /foo -- sh -c "echo hi"
    etcdctl exec-watch mykey -- sh -c 'ls -al'    +    etcdctl update mykey "hehe"
    etcdctl member list
集群启动步骤
1.启动一个etcd，任意机器，如192.168.1.1:2379
2.curl -X PUT http://192.168.1.1:2379/v2/keys/discovery/6c007a14875d53d9bf0ef5a6fc0257c817f0f222/_config/size -d value=3
3.etcd -name machine1 -initial-advertise-peer-urls http://127.0.0.1:2380 -listen-peer-urls http://127.0.0.1:2380 -discovery http://192.168.1.1:2379/v2/keys/discovery/6c007a14875d53d9bf0ef5a6fc0257c817f0f222
4.如果是在三台不同的服务器上，则重复上面的命令3次，否则重复上面的命令1次+下面的命令2次
etcd -name machine2 -discovery http://192.168.1.1:2379/v2/keys/discovery/6c007a14875d53d9bf0ef5a6fc0257c817f0f222 -addr 127.0.0.1:2389 -bind-addr 127.0.0.1:2389 -peer-addr 127.0.0.1:2390 -peer-bind-addr 127.0.0.1:2390
etcd -name machine3 -discovery http://192.168.1.1:2379/v2/keys/discovery/6c007a14875d53d9bf0ef5a6fc0257c817f0f222 -addr 127.0.0.1:2409 -bind-addr 127.0.0.1:2409 -peer-addr 127.0.0.1:2490 -peer-bind-addr 127.0.0.1:2490
5.curl -L http://localhost:2379/v2/members | python -m json.tool
​

非数据库操作

# backup : 备份etcd的数据命令
# 支持的选项包括
# --data-dir         etcd 的数据目录
# --backup-dir       备份到指定路径
​
# watch : 监测一个键值的变化，一旦键值发生更新，就会输出最新的值并退出。例如，用户更新 testkey 键值为 Hello watch。
etcdctl get /testdir/testkey
etcdctl set /testdir/testkey "Hello watch"
etcdctl watch testdir/testkey
# 支持的选项包括
# --forever            一直监测，直到用户按 `CTRL+C` 退出
# --after-index '0'    在指定 index 之前一直监测
# --recursive          返回所有的键值和子键值
​
# exec-watch : 监测一个键值的变化，一旦键值发生更新，就执行给定命令。例如，用户更新 testkey 键值。
etcdctl exec-watch testkey -- sh -c 'ls'
default.etcd
Documentation
etcd
etcdctl
etcd-migrate
README-etcdctl.md
README.md
# 支持的选项包括
# --after-index '0'    在指定 index 之前一直监测
# --recursive          返回所有的键值和子键值
​
# member : 通过 list、add、remove 命令列出、添加、删除 etcd 实例到 etcd 集群中。例如本地启动一个 etcd 服务实例后，可以用如下命令进行查看。
etcdctl member list
# 命令选项
# --debug 输出 cURL 命令，显示执行命令的时候发起的请求
# --no-sync 发出请求之前不同步集群信息
# --output, -o 'simple' 输出内容的格式 (simple 为原始信息，json 为进行json格式解码，易读性好一些)
# --peers, -C 指定集群中的同伴信息，用逗号隔开 (默认为: "127.0.0.1:4001")
# --cert-file HTTPS 下客户端使用的 SSL 证书文件
# --key-file HTTPS 下客户端使用的 SSL 密钥文件
# --ca-file 服务端使用 HTTPS 时，使用 CA 文件进行验证
# --help, -h 显示帮助命令信息
# --version, -v 打印版本信息

参考资料

1. [零声学院免费公开课]](https://course.0voice.com/v1/course/intro?courseId=3&agentId=0)
2. 极客时间-etcd实战课
3. 官方文档
4. 《云原生分布式存储基石 etcd深入解析》
5. 《etcd技术内幕》