前言

目前解决分布式系统下数据强一致性的主要算法理论是Paxos和Raft，偏向CAP定理一致性（Consistency）、可用性（Availability）、分区容错性（Partition tolerance）中的CP。

Raft在容错和性能方面和Paxos相当，不同之处在于它将问题分解成相对独立的子问题，逻辑较为清晰，更易于理解。关于Raft 详细介绍参考 GitHub - raft。

Etcd是遵循Raft算法理论开发出来的高一致性分布式存储，功能和遵循Paxos简化版ZAB（Zookeeper Atomic Broadcast）协议开发出来的Zookeeper差不多。

Etcd用是键（Key）值（Value）存储，类似文档的存储结构，支持SSL认证（ZK不支持），基准测试为 10,000 次写入/秒。

可以用来做服务注册与发现、消息发布与订阅、负载均衡、分布式通知与协调、分布式锁、leader 选举等。

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安装步骤

我们在这里计划使用3台服务器node1（172.20.0.2）、node2（172.20.0.3）、node3（172.20.0.4）部署3个Etcd节点。

文内很多配置使用了域名（node1、node2、node3）来代替IP地址，这个需要提前在/etc/hosts下配置并使其生效。比如：

echo '追加host配置' > /dev/null
echo '
172.20.0.2 node1
172.20.0.3 node2
172.20.0.4 node3' >> /etc/hosts

echo '使host配置生效' > /dev/null
/etc/init.d/network restart

Etcd需要用到接收客户端请求端口2379和节点间通信端口2380，需要配置安全组规则或者防火墙来保证端口畅通。

安装

用YUM安装Etcd。

echo '安装' > /dev/null
yum install etcd -y

查看Etcd命令行客户端etcdctl的帮助信息会看到一行警告（WARNING），意思是系统环境变量没有指定etcdctl的应用程序接口（Application Programming Interface, API）版本，现在默认使用的是v2版。

etcdctl -h

我们追加环境变量来指定使用v3版的API。两个版本的API使用方式有很多区别，如果更喜欢v2可以不改，或者将环境变量设置成2，文章后面的脚本就需要修改成v2的。

echo '追加环境变量' > /dev/null
echo '
export ETCDCTL_API=3' >> /etc/profile

echo '使环境变量生效' > /dev/null
source /etc/profile

echo '查看版本' > /dev/null
etcdctl version

etcdctl可以在任意Etcd节点使用，通过命令行可以查看简单帮助（etcdctl -h）。建议参考 GitHub - etcdctl，非常详细，可以直接看到演示效果。

配置

Etcd配置文件完整路径是/etc/etcd/etcd.conf，这里只使用了必要的配置参数，所有配置项的详细信息参考 Etcd - 配置。

不同节点需要改这些配置项ETCD_NAME、ETCD_DATA_DIR、ETCD_LISTEN_PEER_URLS、ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS、ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS、ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS。

echo '备份配置' > /dev/null
cp /etc/etcd/etcd.conf /etc/etcd/etcd.conf.bak

echo '覆盖配置文件中的内容' > /dev/null
echo '#[Member]
# 当前etcd名字，可以自定义
ETCD_NAME="node1"
# 数据文件目录，可以自定义，这里是根据[ETCD_NAME].etcd
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/node1.etcd"
# 用于监听其他etcd消息的当前etcd地址列表，多个IP或端口号不同的地址用逗号分隔。IP指定为0.0.0.0相当于监听所有网卡接口的同一个端口，IP不能是域名
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://172.20.0.2:2380"
# 用于监听客户端消息的当前etcd地址表，和ETCD_LISTEN_PEER_URLS要求一致
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://localhost:2379,http://172.20.0.2:2379"

#[Clustering]
# 告诉其他etcd，当前etcd通信的地址列表，也就是ETCD_LISTEN_PEER_URLS中的全部或部分地址，可以用域名
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://node1:2380"
# 告诉其他etcd，当前etcd与客户端通信的地址列表，也就是ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS中的全部或部分地址，可以用域名
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://node1:2379"
# 集群中初始成员（etcd），格式为[ETCD_NAME]=[ETCD_LISTEN_PEER_URL]，可以用域名
ETCD_INITIAL_CLUSTER="node1=http://node1:2380,node2=http://node2:2380,node3=http://node3:2380"
# 集群初始令牌，每个集群的令牌唯一，集群中所有etcd用相同令牌
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
# 可选值为new|existing，加入已存在的集群用existing
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"' > /etc/etcd/etcd.conf

用于监听客户端消息的当前etcd地址表ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS配置http://localhost:2379是因为etcdctl默认是通过127.0.0.1:2379来连接Etcd的，不配置那就意味着Etcd没有监听这个地址，etcdctl执行相关命令会连接不上报错。

Error: dial tcp 127.0.0.1:2379: connect: connection refused

启停操作

启动的时候要至少过半的节点启动才会成功，否则执行命令后会卡住不动，因为Etcd遵循Raft协议，要过半节点才能选主和执行写操作。

# 启动
systemctl start etcd

# 启动/重启
systemctl restart etcd

# 停止
systemctl stop etcd

测试

查看集群成员列表

echo '查看集群所有成员状态' > /dev/null
etcdctl -w table endpoint status --cluster

从结果可以看到每个成员的地址（ENDPOINT）、ID、是否主节点（IS LEADER）等信息。Etcd是基于Raft分布式一致性协议实现的，我们从结果还可以看到任期（RAFT TERM）和日志索引（RAFT INDEX）。

重新选举

从上面结果看到node1为主节点，我们在node1执行下面语句，停掉node1的Etcd，并查看node2和node3的节点状态。

echo 'etcd停止' > /dev/null
systemctl stop etcd

echo '查看node2和node3状态' > /dev/null
etcdctl -w table endpoint status --endpoints=node2:2379,node3:2379

从下面结果可以看到node2成为了主节点，集群进入了下一个任期4。

我们通过node1重启它的Etcd，然后看看所有成员的状态。

systemctl start etcd

etcdctl -w table endpoint status --cluster

可以看到主节点不变，还是node2。关注日志索引（RAFT INDEX）可以看到，选主也会导致它自增。

读写数据

任意节点写入的值，都可以在其他节点看到。执行下面脚本前后查看日志索引（RAFT INDEX）会发现值+2，因为有两次写操作put和del。

echo '写入键值对name=china' > /dev/null
etcdctl put name china

echo '获取键为name的值' > /dev/null
etcdctl get name

echo '获取所有键值对' > /dev/null
etcdctl get --from-key ''

echo '删除键name' > /dev/null
etcdctl del name