Etcd基础学习之架构及工作原理

[TOC]

0x00 Etcd 简述

Etcd应用背景说明: 在实际生产环境中，有很多应用在同一时刻只能启动一个实例，例如更新数据库的操作，多个实例同时更新不仅会降低系统性能，还可能导致数据的不一致。但是单点部署也使得系统的容灾性减弱，比如进程异常退出目前进程保活，也有很多方案如supervisor和systemd。但是如果宿主机down掉呢？所有的进程保活方法都会无济于事，于是我们可以采用基于etcd自带的leader选举机制，轻松的使服务具备了高可用性。

1.基础

Q:什么是Etcd?有何作用? 答:Etcd(发音是“et-cee-dee”)作为开源、分布式、高可用、强一致性的key-value存储系统(采用Go开发则跨平台), 它由CoreOS团队开发，现在由Cloud Native Computing Foundation负责管理，提供了配置共享和服务发现等众多功能。它是许多分布式系统的主干，为跨服务器集群存储数据提供可靠的方式。

通过raft算法维护集群中各个节点的通信和数据一致性，节点之间是对等的关系，即使leader节点故障会很快选举出新的leader来保证系统的正常运行; 目前已广泛应用在kubernetes、ROOK、CoreDNS、M3以及openstack等领域

官方地址&文档: https://etcd.io/docs/

补充:2020年4月23日

(1)Etcd可用版本一览说明

代码语言：javascript复制

* v3.4.x
* v3.3.x
* v3.2.x
* v3.1.x
* v2

2.特性

完全复制：集群中的每个节点都可以使用完整的存档
高可用性：Etcd可用于避免硬件的单点故障或网络问题
一致性：每次读取都会返回跨多主机的最新写入基础(Raft算法)
简单：包括一个定义良好、面向用户的API（gRPC）
安全：实现了带有可选的客户端证书身份验证的自动化TLS
快速：每秒10000次写入的基准速度
可靠：使用Raft算法实现了存储的合理分布

etcd概念词汇表:

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。

3.架构

Etcd的架构如下图所示，主要分为四部分 HTTP server、Store、Raft和WAL组成:

WeiyiGeek.Etcd的架构

组成部分说明:

HTTP server: 为用户提供的Api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。
Raft: 利用raft算法保证节点之间数据的强一致性。
WAL: 数据存储方式通过 WAL 进行数据持久化存储
- Snapshot 存储数据的状态快照；
- Entry 表示存储的具体日志内容。

4.工作原理

ETCD集群是一个分布式系统，每个ETCD节点都维护了一个状态机，并且存储了完整的数据，任意时刻至多存在一个有效的主节点，而主节点处理所有来自客户端的读写操作。

WeiyiGeek.

为了更好的了解Etcd工作机制我们需要了解三个概念（也就是下图所想表达）

leaders(指挥): 处理所有需要集群一致协商的客户端请求,并负责接受新的更改，将信息复制到follower节点并在follower验证接受后提交更改；
- 注意:每个集群在任何给定的时间内只能有一个leader
elections(选举): 每个节点维护一个随机的election计时器，该计时器表示节点在调用新的election以及选择自己作为候选之前需要等待的时间。
Term(期限): 如果leader挂了或者不再响应了，那么其他节点将在预定的时间超时之后开启一个新的term来创建新election。

补充情况说明:

如果节点在超时发生之前没有收到leader的消息，则该节点将通过启动新的term将自己标记为候选，并要求其他节点投票来开始新的election(每个节点投票给请求其投票的第一个候选)。
如果候选从集群中的大多数节点处获得了选票，那么它就成为了新的leader。
如果存在多个候选且获得了相同数量的选票，那么现有的election term将在没有leader的情况下结束，而新的term将以新的随机选举计时器开始。

Q:上面所诉实际就是选择主机制，那什么是选主机制呢 答:举个例子在军事演习中，我们总会发现某架预警机周围分布着多架战斗机和歼击机，他们统一听从预警机的调度，有序的完成消灭敌军的任务。那么在这个集群中，预警机就类似于我们选主中的master，某个集群有且只有一个master，完成任务的分发等工作，其他节点配合行动，当这个master节点挂掉之后，要能够立刻选出新的节点作为master。

如上所述: 一个基于Raft的系统中，集群使用elections为给定的term选择leader。

任何更改都必须连接到leader节点。
Etcd没有立即接受和提交更改，而是使用Raft算法确保大多数节点都同意更改。
Leader将提议的新值发送到集群中的每个节点,然后节点发送一条消息确认收到了新值。
如果大多数节点确认接收，那么leader提交新值，并向每个节点发送将该值提交到日志的消息(意味着每次更改都需要得到集群节点的仲裁才能提交)

通过上面基本了解我们再来看Replicate State Machine状态转换规则：ETCD中每个节点的状态集合为（Follower、Candidate、Leader）

WeiyiGeek.

流程声明:

(1) 集群初始化时候每个节点都是Follower角色，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，并发起一次选主投票；
(2) 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,注意若本轮未选出主节点将进行下一轮选举。
(3) 当某个Candidate节点成为Leader后，Leader节点会通过心跳与其他节点同步数据，同时参与竞选的Candidate节点进入Follower角色。

0x01 安装部署

(1)硬件建议

官方etcd性能基准测试:在8个vCPU、16GB RAM、50GB SSD GCE实例上运行etcd(生产环境中推荐按照官方配置进行自定义资源配置)
但是对于测试来说任何具有低延迟存储和几gb内存的相对现代的机器都应该足够了，注意拥有大型v2数据存储的应用程序将需要比大型v3数据存储更多的内存，因为数据保存在匿名内存中而不是从文件映射内存;

注意事项:

Etcd会将数据写入磁盘，因此强烈推荐使用SSD
始终使用奇数个集群数量，因为需要通过仲裁来更新集群的状态
出于性能考虑集群通常不超过7个节点

单机实例安装方式:

预构建的二进制文件:https://github.com/etcd-io/etcd/releases/
构建最新版本: https://github.com/etcd-io/etcd.git
采用go第三方包构建

此处我们采用Build的方式进行安装Etcd，具体的实现流程如下;

(2)安装流程 Step1.Go环境安装采用二进制包直接解压安装https://golang.org/dl/(自带梯子)，且版本必须在1.13以上;

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wget https://studygolang.com/dl/golang/go1.14.2.linux-amd64.tar.gz -O /opt/go1.14.2.linux-amd64.tar.gz
tar -zxf /opt/go1.14.2.linux-amd64.tar.gz -C /usr/local/
#在/root/.profile进行添加
cat >> /etc/profile<<END
#Go环境配置
export GOROOT=/usr/local/go
#第三方包的安装包路径
export GOBIN=$GOROOT/bin
export GOPATH=$GOROOT/path
export PATH=$PATH:$GOBIN:$GOPATH
END
source /etc/profile

mkdir -vp /usr/local/go/path
ln -s /usr/local/go/bin/* /usr/local/bin/
go version

Step2.如果使用官方构建脚本从主分支构建etcd我们先进行Clone然后build即可(如何采用此种方式安装就不需要第三步了)

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git config --global http.proxy 'socks5://10.20.172.135:2083'
cd etcd
./build

Step3.如果通过go get从主分支构建一个vendored etcd(一键获取代码、编译并安装), 执行以下命令即/usr/local/go/pathGo第三方包安装目录中看见下载文件;

代码语言：javascript复制

$ echo $GOPATH  # /usr/local/go/path
go get -v go.etcd.io/etcd
go get -v go.etcd.io/etcd/etcdctl

Step4.测试安装通过启动etcd并设置密钥，检查etcd二进制文件是否正确构建。

代码语言：javascript复制

./usr/local/go/path/bin/etcd
{"level":"warn","ts":"2020-04-23T15:12:17.368 0800","caller":"etcdmain/etcd.go:89","msg":"'data-dir' was empty; using default","data-dir":"default.etcd"}
{"level":"info","ts":"2020-04-23T15:12:17.368 0800","caller":"embed/etcd.go:113","msg":"configuring peer listeners","listen-peer-urls":["http://localhost:2380"]}
{"level":"info","ts":"2020-04-23T15:12:17.990 0800","caller":"membership/cluster.go:524","msg":"set initial cluster version","cluster-id":"cdf818194e3a8c32","local-member-id":"8e9e05c52164694d","cluster-version":"3.5"}
{"level":"info","ts":"2020-04-23T15:12:17.990 0800","caller":"etcdserver/server.go:1850","msg":"published local member to cluster through raft","local-member-id":"8e9e05c52164694d","local-member-attributes":"{Name:default ClientURLs:[http://localhost:2379]}","request-path":"/0/members/8e9e05c52164694d/attributes","cluster-id":"cdf818194e3a8c32","publish-timeout":"7s"}
{"level":"info","ts":"2020-04-23T15:12:17.991 0800","caller":"embed/serve.go:139","msg":"serving client traffic insecurely; this is strongly discouraged!","address":"127.0.0.1:2379"}

Step5.put一个关键key-value进行测试

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#如果OK被打印，那么etcd正在工作
[root@initiator bin]# /usr/local/go/bin/etcdctl put name WeiyiGeek
OK
[root@initiator bin]# /usr/local/go/bin/etcdctl get name
name
WeiyiGeek
[root@node3 ~]# etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS --write-out="json" get  name
{"header":{"cluster_id":2819294416482393232,"member_id":17704130064291257467,"revision":7300,"raft_term":301},"kvs":[{"key":"bmFtZQ==","create_revision":7300,"mod_revision":7300,"version":1,"value":"V2VpeWlHZWVr"}],"count":1}

Step6.至此简单实例的etcd安装完成;

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#补充etcd服务启动的时候开放了两个端口（默认只能本机访问）
tcp        0      0 127.0.0.1:2379          0.0.0.0:*               LISTEN      108333/./etcd  #客户端使用
tcp        0      0 127.0.0.1:2380          0.0.0.0:*               LISTEN      108333/./etcd  #对等etcd peer使用（集群使用）

参考:

https://etcd.io/docs/v3.4.0/dl-build/
Docker|macOS (Darwin) : https://github.com/etcd-io/etcd/releases/

其它操作etcd

除了采用etcdctl命令进行数据的增删改查，我们也可以采用CURL命令采用GET/PUT方式操作etcd中的数据，但是注意V2/V3版本的些许不同; 补充知识:[2020年4月26日 10:20:57] 原子CAS操作（Compare And Swap）: 基本用途就是创建分布式的锁服务，即选主仅当客户端提供的条件等于当前etcd的条件时，才会修改一个key的值。当前提供的可以比较的条件有：

prevExist：检查key是否存在。如果prevExist为true更新请求，如果prevExist的值是false创建请求
prevValue：检查key之前的value
prevIndex：检查key以前的modifiedIndex

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## [通用方式]
#版本查看
curl -X GET http://192.168.10.243:2379/version
#健康状态
curl -L http://192.168.10.243:2379/health
#度量查看
curl -sL http://localhost:22379/metrics

[version 2]

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#查看所有键并以json格式显示
curl -LsS http://192.168.10.243:2379/v2/keys | python -mjson.tool
# put:新建key值为keyname value为“WeiyiGeekd”
curl -X PUT -L http://192.168.10.243:2379/v2/keys/keyname -d value="WeiyiGeek"
# get:查看key
curl -X GET -L http://192.168.10.243:2379/v2/keys/keyname
# delete:删除key
curl -X DELETE -L http://127.0.0.1:2379/v2/keys/keyname
# 新建TTL的key
curl -X PUT http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message -d value="Hello world" -d ttl=30
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message
{"action":"get","node":{"key":"/message","value":"Hello world","expiration":"2019-09-29T08:08:10.674930705Z","ttl":2,"modifiedIndex":20,"createdIndex":20}}
# 取消key的TTL
curl -X PUT http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message -d value="Hello world" -d ttl= -d prevExist=true
{"action":"update","node":{"key":"/message","value":"Hello world","modifiedIndex":23,"createdIndex":22},"prevNode":{"key":"/message","value":"Hello world","expiration":"2019-09-29T08:10:23.220573683Z","ttl":16,"modifiedIndex":22,"createdIndex":22}}
# 重置key的TTL
curl -X PUT http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message -d ttl=30 -d refresh=true -d prevExist=true
{"action":"update","node":{"key":"/message","value":"Hello world","expiration":"2019-09-29T08:15:29.569276199Z","ttl":30,"modifiedIndex":26,"createdIndex":25},"prevNode":{"key":"/message","value":"Hello world","expiration":"2019-09-29T08:15:01.34698273Z","ttl":2,"modifiedIndex":25,"createdIndex":25}}

# 新建带有TTL的目录
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/dir -d ttl=30 -d dir=true
# 在TTL到期前更新该目录的TTL
curl -X PUT http://127.0.0.1:2379/v2/keys/dir -d ttl=60 -d dir=true -d prevExist=true
# 向该目录插入数据
curl -X PUT http://127.0.0.1:2379/v2/keys/dir/message -d value="Hello world"
# 查看该目录中的数据，但是该目录到期后数据会被自动删除
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/dir/message
{"action":"get","node":{"key":"/dir/message","value":"Hello world","modifiedIndex":51,"createdIndex":51}}
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/dir/message
{"errorCode":100,"message":"Key not found","cause":"/dir","index":52}

# 自动创建有序的key
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue -XPOST -d value=Job1
{"action":"create","node":{"key":"/queue/00000000000000000042","value":"Job1","modifiedIndex":42,"createdIndex":42}}
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue -XPOST -d value=Job2
{"action":"create","node":{"key":"/queue/00000000000000000043","value":"Job2","modifiedIndex":43,"createdIndex":43}}
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue -XPOST -d value=Job3
{"action":"create","node":{"key":"/queue/00000000000000000044","value":"Job3","modifiedIndex":44,"createdIndex":44}}
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue -XPOST -d value=Job4
{"action":"create","node":{"key":"/queue/00000000000000000045","value":"Job4","modifiedIndex":45,"createdIndex":45}}
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue -XPOST -d value=Job5
{"action":"create","node":{"key":"/queue/00000000000000000046","value":"Job5","modifiedIndex":46,"createdIndex":46}} 
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue -XPOST -d value=Job6
{"action":"create","node":{"key":"/queue/00000000000000000047","value":"Job6","modifiedIndex":47,"createdIndex":47}}

# 查看创建有序的key
curl 'http://127.0.0.1:2379/v2/keys/queue?recursive=true&sorted=true'
{"action":"get","node":{"key":"/queue","dir":true,"nodes":[{"key":"/queue/00000000000000000042","value":"Job1","modifiedIndex":42,"createdIndex":42},{"key":"/queue/00000000000000000043","value":"Job2","modifiedIndex":43,"createdIndex":43},{"key":"/queue/00000000000000000044","value":"Job3","modifiedIndex":44,"createdIndex":44},{"key":"/queue/00000000000000000045","value":"Job4","modifiedIndex":45,"createdIndex":45},{"key":"/queue/00000000000000000046","value":"Job5","modifiedIndex":46,"createdIndex":46},{"key":"/queue/00000000000000000047","value":"Job6","modifiedIndex":47,"createdIndex":47}],"modifiedIndex":42,"createdIndex":42}}

# 原子操作
# 插入一个已存在的key并添加参数prevExist=false，因为已经有存在的key
curl -XPUT http://127.0.0.1:2379/v2/keys/foo?prevExist=false -d value=two
{"errorCode":105,"message":"Key already exists","cause":"/foo","index":56}
# 将插入条件换成prevValue，即检查key的value值，条件相等就替换，否则就提示条件不匹配
curl -XPUT  http://127.0.0.1:2379/v2/keys/foo?prevValue=three -d value=two 
{"errorCode":101,"message":"Compare failed","cause":"[three != one]","index":56}  #值不匹配
 curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/foo?prevValue=one -XPUT -d value=two   #值匹配替换
{"action":"compareAndSwap","node":{"key":"/foo","value":"two","modifiedIndex":57,"createdIndex":56},"prevNode":{"key":"/foo","value":"one","modifiedIndex":56,"createdIndex":56}}

# 持续watch
curl http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message?wait=true

[version 3]

代码语言：javascript复制

#PS 3.x 版本中需要对k/v进行base64编码，注意是POST请求而不再是PUT
# https://www.base64encode.org/
# WeiyiGeek  is 'V2VpeWlHZWVr' in Base64
# etcddemo is 'ZXRjZGRlbW8='
# btoa("Weiyi")
# "V2VpeWk="
# btoa("123456")
# "MTIzNDU2"


# [Put and get keys ] : /v3/kv/range and /v3/kv/put
[root@node3 ~]# curl -L http://localhost:2379/v3/kv/put -X POST -d '{"key": "V2VpeWlHZWVr", "value": "ZXRjZGRlbW8="}'
[root@node3 ~]# etcdctl get WeiyiGeek
WeiyiGeek
etcddemo
[root@node3 ~]# curl -L http://localhost:2379/v3/kv/range -X POST -d '{"key": "V2VpeWlHZWVr"}'
{"header":{"cluster_id":"2819294416482393232","member_id":"17704130064291257467","revision":"7303","raft_term":"301"},"kvs":[{"key":"V2VpeWlHZWVr","create_revision":"7303","mod_revision":"7303","version":"1","value":"ZXRjZGRlbW8="}],"count":"1"}
#get all keys prefixed with "foo" | 把所有的键都加上前缀"foo"
#curl -L http://localhost:2379/v3/kv/range  -X POST -d '{"key": "Zm9v", "range_end": "Zm9w"}'


# [Watch keys]: /v3/watch
curl -N http://localhost:2379/v3/watch -X POST -d '{"create_request": {"key":"Zm9v"} }' 
# {"result":{"header":{"cluster_id":"2819294416482393232","member_id":"17704130064291257467","revision":"7303","raft_term":"301"},"created":true}}
# {"result":{"header":{"cluster_id":"2819294416482393232","member_id":"17704130064291257467","revision":"7304","raft_term":"314"},"events":[{"kv":{"key":"Zm9v","create_revision":"7301","mod_revision":"7304","version":"2","value":"YmFy"}}]}}


# [Transactions] : /v3/kv/txn事务处理
#创建目标
curl -L http://localhost:2379/v3/kv/txn 
  -X POST 
  -d '{"compare":[{"target":"CREATE","key":"Zm9v","createRevision":"2"}],"success":[{"requestPut":{"key":"Zm9v","value":"YmFy"}}]}'
# {"header":{"cluster_id":"12585971608760269493","member_id":"13847567121247652255","revision":"3","raft_term":"2"},"succeeded":true,"responses":[{"response_put":{"header":{"revision":"3"}}}]}
#目标版本
curl -L http://localhost:2379/v3/kv/txn 
  -X POST 
  -d '{"compare":[{"version":"4","result":"EQUAL","target":"VERSION","key":"Zm9v"}],"success":[{"requestRange":{"key":"Zm9v"}}]}'
# {"header":{"cluster_id":"14841639068965178418","member_id":"10276657743932975437","revision":"6","raft_term":"3"},"succeeded":true,"responses":[{"response_range":{"header":{"revision":"6"},"kvs":[{"key":"Zm9v","create_revision":"2","mod_revision":"6","version":"4","value":"YmF6"}],"count":"1"}}]}


# [Authentication] : /v3/auth
# create root user
curl -L http://127.0.0.1:2379/v3/auth/user/add -X POST -d '{"name": "root", "password": "pass"}'
# create root role
curl -L http://localhost:2379/v3/auth/role/add 
  -X POST -d '{"name": "root"}'
# grant root role
curl -L http://localhost:2379/v3/auth/user/grant 
  -X POST -d '{"user": "root", "role": "root"}'
# enable auth
curl -L http://localhost:2379/v3/auth/enable -X POST -d '{}'

#使用etcd对使用/v3/auth/ Authenticate的身份验证令牌进行身份验证
#获取根用户的认证令牌
curl -L http://localhost:2379/v3/auth/authenticate -X POST -d '{"name": "root", "password": "pass"}'
# {"header":{"cluster_id":"14841639068965178418","member_id":"10276657743932975437","revision":"1","raft_term":"2"},"token":"sssvIpwfnLAcWAQH.9"}
# 然后在请求的Header头中Authorization字段加入上面的token即可认证然后便可以进行操作
curl -L http://localhost:2379/v3/kv/range 
  -H 'Authorization: ExmKVoSbXOhIonIj.7329' 
  -X POST -d '{"key": "V2VpeWlHZWVr"}'
{"header":{"cluster_id":"2819294416482393232","member_id":"17704130064291257467","revision":"7307","raft_term":"314"},"kvs":[{"key":"V2VpeWlHZWVr","create_revision":"7303","mod_revision":"7303","version":"1","value":"ZXRjZGRlbW8="}],"count":"1"}

# disenable auth
curl -L http://localhost:2379/v3/auth/disable -X POST -d '{}' -H 'Authorization: ExmKVoSbXOhIonIj.7329'
{"header":{"cluster_id":"2819294416482393232","member_id":"17704130064291257467","revision":"7307","raft_term":"314"}}[

参考地址:

https://etcd.io/docs/v3.4.0/dev-guide/api_grpc_gateway/

0x02 集群应用

描述:此时只是一个简单的集群实例，没有加入证书认证以及安全效验，正式的生产环境中一定需要做这两样;

环境说明:

代码语言：javascript复制

192.168.107.241 node1.weiyigeek.top #CentOS8
192.168.107.242 node2.weiyigeek.top #CentOS7.7
192.168.107.243 node3.weiyigeek.top #CentOS7.7

Step1.安装etc部署安装（此处以node1为例即上面的一台主机）,其它主机安装类似不同之处在于ETCD_NAME的配置(多台机器名称需要不同)

代码语言：javascript复制

#!/bin/bash
## Desc: Etcd一键部署
ETCD_VER=v3.4.7

#选择下载的地址
GOOGLE_URL=https://storage.googleapis.com/etcd
GITHUB_URL=https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download
DOWNLOAD_URL=${GITHUB_URL}
rm -rf /tmp/etcd && mkdir -p /tmp/etcd
curl -L ${DOWNLOAD_URL}/${ETCD_VER}/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz -o /tmp/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz
tar xzvf /tmp/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz -C /tmp/etcd --strip-components=1
ln -s /tmp/etcd/etcd /usr/bin
ln -s /tmp/etcd/etcdctl /usr/bin
etcd --version && etcdctl version

Step2.在该台机器上设置Etcd和Systemd启动设置; etcd配置 创建etcd配置文件/etc/etcd/etcd.conf

代码语言：javascript复制

vim /etc/etcd/etcd.conf
[member]
#member名称
ETCD_NAME=instance1
#存储数据的目录(注意需要建立)
ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/data"
#用于监听客户端etcdctl或者curl连接
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://192.168.107.241:2379,http://127.0.0.1:2379"
#用于监听集群中其它member的连接
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http:/192.168.107.241:2380"

[cluster]
#本机地址用于通知客户端，客户端通过此IPs与集群通信;
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://192.168.107.241:2379"
#本机地址用于通知集群member与member通信；
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://192.168.107.241:2380"
#描述集群中所有节点的信息，本member根据此信息去联系其他member；
ETCD_INITIAL_CLUSTER="instance01=http://192.168.107.241:2380,instance02=http://192.168.107.242:2380,instance03=http://192.168.107.243:2380"
#集群状态新建集群时候设置为new,若是想加入某个已经存在的集群设置为existing
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

systemd管理配置 描述:创建etcd的systemd配置文件 /usr/lib/systemd/system/etcd.service

代码语言：javascript复制

[Unit]
Description=Etcd Server
Documentation=https://github.com/etcd-io/etcd
After=network.target

[Service]
Type=simple
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
EnvironmentFile=-/etc/etcd/etcd.conf
ExecStart=/usr/bin/etcd
KillMode=process
Restart=always
RestartSec=5
LimitNOFILE=655350
LimitNPROC=655350
PrivateTmp=false
SuccessExitStatus=143

[Install]
WantedBy=multi-user.target

Step3.启动etcd服务并查看集群状态

代码语言：javascript复制

#服务启动
systemctl daemon-reload
systemctl enable etcd.service
systemctl start etcd.service

Step4.读写以及删除操作

代码语言：javascript复制

HOST_1=192.168.10.241
HOST_2=192.168.10.242
HOST_3=192.168.10.243
ENDPOINTS=$HOST_1:2379,$HOST_2:2379,$HOST_3:2379

#写入|替换Key
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS put name "WeiyiGeek"
#读取Key
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS get name
#删除Key
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS del name

#debug 查看
$etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS --debug get --from-key ''
ETCDCTL_CACERT=
ETCDCTL_CERT=
ETCDCTL_COMMAND_TIMEOUT=5s
ETCDCTL_DEBUG=true
ETCDCTL_DIAL_TIMEOUT=2s
ETCDCTL_DISCOVERY_SRV=
ETCDCTL_DISCOVERY_SRV_NAME=
ETCDCTL_ENDPOINTS=[192.168.10.241:2379,192.168.10.242:2379,192.168.10.243:2379]
ETCDCTL_HEX=false
ETCDCTL_INSECURE_DISCOVERY=true
ETCDCTL_INSECURE_SKIP_TLS_VERIFY=false
ETCDCTL_INSECURE_TRANSPORT=true
ETCDCTL_KEEPALIVE_TIME=2s
ETCDCTL_KEEPALIVE_TIMEOUT=6s
ETCDCTL_KEY=
ETCDCTL_PASSWORD=
ETCDCTL_USER=
ETCDCTL_WRITE_OUT=simple
WARNING: 2020/04/26 00:18:51 Adjusting keepalive ping interval to minimum period of 10s
WARNING: 2020/04/26 00:18:51 Adjusting keepalive ping interval to minimum period of 10s
INFO: 2020/04/26 00:18:51 parsed scheme: "endpoint"
INFO: 2020/04/26 00:18:51 ccResolverWrapper: sending new addresses to cc: [{192.168.10.241:2379 0  <nil>} {192.168.10.242:2379 0  <nil>} {192.168.10.243:2379 0  <nil>}]

Step5.Watch进行监听我们在etcd集群中的操作

代码语言：javascript复制

#写入 v
#读取 x
#删除 v
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS watch [key]

WeiyiGeek.执行效果

Step6.集群状态查看

代码语言：javascript复制

etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS --write-out=table member list
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS --write-out=table endpoint status
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS --write-out=table endpoint health
etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS  -w table endpoint status #--write-out简写-w
 -------------------- ------------------ --------- --------- ----------- ------------ ----------- ------------ -------------------- -------- 
|      ENDPOINT      |        ID        | VERSION | DB SIZE | IS LEADER | IS LEARNER | RAFT TERM | RAFT INDEX | RAFT APPLIED INDEX | ERRORS |
 -------------------- ------------------ --------- --------- ----------- ------------ ----------- ------------ -------------------- -------- 
| 192.168.10.241:2379 | ef8199869f22c2b7 |   3.4.7 |   20 kB |      true |      false |       301 |          8 |                  8 |        |
| 192.168.10.242:2379 | cbd80ba26fce8c16 |   3.4.7 |   20 kB |     false |      false |       301 |          8 |                  8 |        |
| 192.168.10.243:2379 | f5b1b47e3364dc7b |   3.4.7 |   20 kB |     false |      false |       301 |          9 |                  9 |        |
 -------------------- ------------------ --------- --------- ----------- ------------ ----------- ------------ -------------------- --------

Step7.权限与认证设置

代码语言：javascript复制

export ETCDCTL_API=3
#权限赋予
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} role add root
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} role grant-permission root readwrite foo
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} role get root

#角色赋予
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} user add root
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} user grant-role root root
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} user get root

etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} auth enable
# now all client requests go through aute|现在所有的客户端请求都经过验证

etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} --user=root:123 put foo bar
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} get foo
etcdctl --endpoints=${ENDPOINTS} --user=root:123 get foo

TLS密钥和证书

描述:为了保证通信安全客户端(如etcdctl)与etcd 集群、etcd 集群之间的通信需要使用TLS 加密。

我们将使用 CloudFlare’s PKI 工具 cfssl 来配置 PKI Infrastructure，然后使用它去创建 Certificate Authority（CA），并为 etcd创建 TLS 证书。

Step0.证书生成工具安装

代码语言：javascript复制

mkdir -p /k8s/kubernetes/ssl/ && cd $_
# cfssl 最新下载地址: https://github.com/cloudflare/cfssl/releases
# cfssl 相关工具拉取 (如果拉取较慢，建议使用某雷下载，然后上传到服务器里)
curl -L https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.1/cfssl_1.6.1_linux_amd64 -o /usr/local/bin/cfssl
curl -L https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.1/cfssljson_1.6.1_linux_amd64 -o /usr/local/bin/cfssljson
curl -L https://github.com/cloudflare/cfssl/releases/download/v1.6.1/cfssl-certinfo_1.6.1_linux_amd64 -o /usr/local/bin/cfssl-certinfo


chmod  x /usr/local/bin/cfssl /usr/local/bin/cfssl-certinfo /usr/local/bin/cfssljson

#验证 cfssl 的版本为 1.6.0 或是更高
cfssl version

Step1.创建 etcd CA 及证书签名请求

代码语言：javascript复制

//# etcd ca配置
# cat ca-config.json
cat > ca-config.json <<EOF
{
  "signing": {
    "default": {
      "expiry": "87600h"
    },
    "profiles": {
      "www": {
         "expiry": "87600h",
         "usages": [
            "signing",
            "key encipherment",
            "server auth",
            "client auth"
        ]
      }
    }
  }
}
EOF

//# cat ca-csr.json ca证书
cat > ca-csr.json <<EOF
{
    "CN": "etcd CA",
    "key": {
        "algo": "rsa",
        "size": 2048
    },
    "names": [
        {
            "C": "CN",
            "L": "Beijing",
            "ST": "Beijing"
        }
    ]
}
EOF


//# cat etcd-csr.json
cat > etcd-csr.json <<EOF
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "192.168.10.241",
    "192.168.10.242",
    "192.168.10.243"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "ST": "BeiJing",
      "L": "BeiJing",
      "O": "k8s",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

Step2.生成etcd证书和私钥

代码语言：javascript复制

# CA 凭证和私钥生成:
cfssl gencert -initca ca-csr.json | cfssljson -bare ca -

# 证书生成
cfssl gencert -ca=/k8s/kubernetes/ssl/ca.pem -ca-key=/k8s/kubernetes/ssl/ca-key.pem  -config=/k8s/kubernetes/ssl/ca-config.json  -profile=kubernetes etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd

# ls etcd*
etcd.csr  etcd-csr.json  etcd-key.pem  etcd.pem # 证书签名请求正在    证书公钥与密钥

Step3.在Etcd启动脚本中加入以下参数

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--cert-file=/k8s/etcd/ssl/etcd.pem 
--key-file=/k8s/etcd/ssl/etcd-key.pem 
--peer-cert-file=/k8s/etcd/ssl/etcd.pem 
--peer-key-file=/k8s/etcd/ssl/etcd-key.pem 
--trusted-ca-file=/k8s/kubernetes/ssl/ca.pem 
--peer-trusted-ca-file=/k8s/kubernetes/ssl/ca.pe
set /flannel/network/config '{"Network":"10.244.0.0/16", "SubnetMin": "10.244.1.0", "SubnetMax": "10.244.254.0", "SubnetLen": 24, "Backend": {"Type": "vxlan"}}' #注意必须在参数中加入–enable-v2

Step4.采用证书进行通讯认证链接交换即节点状态查看

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ENDPOINTS=192.168.10.241:2379,192.168.10.242:2379,192.168.10.243:2379
etcdctl --cacert=/k8s/kubernetes/ssl/ca.pem --cert=/k8s/etcd/ssl/etcd.pem --key=/k8s/etcd/ssl/etcd-key.pem --endpoints=$ENDPOINTS endpoint health
# 192.168.10.243:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 6.152483ms
# 192.168.10.241:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 6.461149ms
# 192.168.10.242:2379 is healthy: successfully committed proposal: took = 5.701604ms

0x03 应用介绍与实践

1.应用场景

分布式系统中的数据分为控制数据和应用数据。使用etcd的场景默认处理的数据都是控制数据，对于应用数据只推荐数据量很小，但是更新访问频繁的情况。并且Etcd常常与微服务架构一起使用比如下面的一些场景之中;

场景一：服务发现（Service Discovery） Q：什么是Service Discovery? 答:即在同一个分布式集群中的进程或服务，要如何才能找到对方并建立连接,简单的说服务发现就是想要了解集群中是否有进程在监听udp或tcp端口，并且通过名字就可以查找和连接;

一个强一致性、高可用的服务存储目录 == 基于Raft算法
一种注册服务和监控服务健康状态的机制 == 在etcd中注册服务并且对注册的服务设置key TTL
一种查找和连接服务的机制 == 在每个服务机器上都部署一个Proxy模式的etcd，确保能访问etcd集群的服务都能互相连接。

WeiyiGeek.

服务发现对应的具体场景:

1) 微服务协同工作架构中，服务动态添加; 通过服务发现机制在etcd中注册某个服务名字的目录，在该目录下存储可用的服务节点的IP。在使用服务的过程中只要从服务目录下查找可用的服务节点去使用即可。
2) PaaS平台中应用多实例与实例故障重启透明化。需要动态的配置域名解析（路由）中的信息而Etcd很好的支持了这一点;

WeiyiGeek.

场景二：消息发布与订阅 在分布式系统中组件间通信方式就是消息发布与订阅,即构建一个配置共享中心，数据提供者在这个配置中心发布消息，而消息使用者则订阅他们关心的主题，一旦主题有消息发布就会实时通知订阅者，etcd实现了分布式系统配置的集中式管理与动态更新。

应用中用到的一些配置信息放到etcd上进行集中管理 == 在etcd节点上注册一个Watcher并等待，当配置有更新的时候会配置有更新的时候；
索引的元信息和服务器集群机器的节点状态存放在etcd中 == 使用etcd的key TTL功能可以确保机器状态是实时更新的；
分布式日志收集系统 == 在etcd上创建一个以应用（主题）命名的目录P，并将这个应用（主题相关）的所有机器ip，以子目录的形式存储到目录P上，然后设置一个etcd递归的Watcher，递归式的监控应用（主题）目录下所有信息的变动
系统中信息需要动态自动获取与人工干预修改信息请求内容的情况 == 引入etcd只要将信息存放到指定的etcd目录中即可，然后通过HTTP的接口在外部访问。

WeiyiGeek.

场景三：负载均衡 此处指的是软负载均衡，为了保证服务的高可用以及数据的一致性，通常都会把数据和服务部署多份，以此达到对等服务即使其中的某一个服务失效了也不影响使用；由此带来的坏处是数据写入性能下降，而好处则是数据访问时的负载均衡;

etcd本身分布式架构存储的信息访问支持负载均衡 == etcd集群化以后每个etcd的核心节点都可以处理用户的请求(推荐数据量小但是访问频繁的消息)
利用etcd维护一个负载均衡节点表 == 类似KafkaMQ，通过ZooKeeper来维护生产者和消费者的负载均衡，同样也可以采用etcd

WeiyiGeek.

场景四：分布式通知与协调 分布式通知与协调与消息发布和订阅有些相似,可以使用etcd中的Watcher机制，通过注册与异步通知机制，实现分布式环境下不同系统之间的通知与协调，从而对数据变更做到实时处理。实现方式通常是这样：不同系统都在etcd上对同一个目录进行注册，同时设置Watcher观测该目录的变化（如果对子目录的变化也有需要，可以设置递归模式），当某个系统更新了etcd的目录，那么设置了Watcher的系统就会收到通知，并作出相应处理。

通过etcd进行低耦合的心跳检测
通过etcd完成系统调度
通过etcd完成工作汇报

WeiyiGeek.

场景五：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。

保持独占即所有获取锁的用户最终只有一个可以得到 == etcd为此提供了一套实现分布式锁原子操作CAS（CompareAndSwap）的API。
控制时序即所有想要获得锁的用户都会被安排执行，但是获得锁的顺序也是全局唯一的，同时决定了执行顺序 == 控制时序，即所有想要获得锁的用户都会被安排执行，但是获得锁的顺序也是全局唯一的，同时决定了执行顺序。etcd为此也提供了一套API（自动创建有序键），对一个目录建值时指定为POST动作，这样etcd会自动在目录下生成一个当前最大的值为键，存储这个新的值（客户端编号）

WeiyiGeek.

场景六：分布式队列 分布式队列的常规用法与场景五中所描述的分布式锁的控制时序用法类似，即创建一个先进先出的队列保证顺序。另一种比较有意思的实现是在保证队列达到某个条件时再统一按顺序执行,这种方法的实现可以在/queue这个目录中另外建立一个/queue/condition节点。;

condition可以表示队列大小
condition可以表示某个任务在不在队列
condition还可以表示其它的一类开始执行任务的通知

WeiyiGeek.

场景七：集群监控与Leader竞选 通过etcd来进行监控实现起来非常简单并且实时性强。比如通过Watcher机制，当某个节点消失或有变动时，Watcher会第一时间发现并告知用户，同时节点可以设置TTL key，进行节点存活健康状态的检测，以完成集群的监控要求;

另外使用分布式锁，可以完成Leader竞选,通常是一些长时间CPU计算或者使用IO操作的机器，只需要竞选出的Leader计算或处理一次，就可以把结果复制给其他的Follower,从而避免重复劳动节省计算资源。

该经典场景是搜索系统中建立全量索引，通过在etcd的CAS机制同时创建一个节点，创建成功的机器作为Leader进行索引计算，然后把计算结果分发到其它节点。

WeiyiGeek.

Q:为什么用etcd而不用ZooKeeper？相较之下ZooKeeper有如下缺点：

ZooKeeper的部署维护复杂，管理员需要掌握一系列的知识和技能;而Paxos强一致性算法也是素来以复杂难懂而闻名于世
Java编写本身就偏向于重型应用，它会引入大量的依赖。而运维人员则普遍希望保持强一致、高可用的机器集群尽可能简单，维护起来也不易出错。
发展缓慢,Apache基金会项目特有的“Apache Way”在开源界饱受争议,由于基金会庞大的结构以及松散的管理导致项目发展缓慢。

而etcd作为一个后起之秀其优点也很明显。

Go语言编写部署简单；使用HTTP作为接口使用简单；使用Raft算法保证强一致性让用户易于理解。
数据持久化，etcd默认数据一更新就进行持久化。
安全，etcd支持SSL客户端安全认证。

2.Etcd选主在Go中的实践

项目中如何利用etcd的选主机制来实现应用的高可用? 答:此时您需要往下看，您就能找到您的答案；

环境说明:假如您此时已经按照前面安装Go环境进行了安装;

Step1.采用go安装Clientv3

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go get "github.com/coreos/etcd/clientv3"

Step2.添加常量

代码语言：javascript复制

const prefix = "/nanoPing"
const prop = "local"
var leaderFlag bool

Step3.编写client节点竞选函数campaign

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func campaign(c *clientv3.Client, election string, prop string) {
   for {
      //gets the leased session for a client(获取客户端租用的会话)
      s, err := concurrency.NewSession(c, concurrency.WithTTL(15))
      if err != nil {
         log.Println(err)
         continue
      }
      //returns a new election on a given key prefix(返回对给定键前缀的新选择)
      e := concurrency.NewElection(s, election)
      ctx := context.TODO()

      //Campaign puts a value as eligible for the election on the prefix key.
      //Multiple sessions can participate in the election for the same prefix, |多届会议可参加同一前缀的选举，
      //but only one can be the leader at a time 但是一次只能有一个领导者
      if err = e.Campaign(ctx, prop); err != nil {
         log.Println(err)
         continue
      }
      log.Println("elect: success")

      leaderFlag = true
  
      select {
      case <-s.Done():
         leaderFlag = false
         log.Println("elect: expired")
      }
   }
}

Step4.添加竞选成功后执行的动作run

代码语言：javascript复制

func run() {
  log.Println("[info] Service master")
  log.Println("[info] Task start.")
}

Step5.编写入口函数，创建client节点，参与竞选master，竞选成功执行任务。

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func Start() {
   donec := make(chan struct{})

   //create a client 创建客户端
   cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints: g.Config().Etcd.Addr,Username:g.Config().Etcd.User,Password:g.Config().Etcd.Password})
   if err != nil {
      log.Fatal(err)
   }
   defer cli.Close()

   go campaign(cli, prefix, prop)
   go func() {
      ticker := time.NewTicker(time.Duration(10) * time.Second)
      for {
         select {
         case <-ticker.C:
            {
               if leaderFlag == true {
                run()
                return
               } else {
                log.Println("[info] Service is not master")
               }
            }
         }
      }
   }()
   <-donec
}

执行结果:

WeiyiGeek.选主

总结: 通过etcd中的选主机制我们实现了服务的高可用。同时利用systemd对etcd本身进行了保活，只要etcd服务所在的机器没有宕机，进程就具备了容灾性。当然一个etcd集群不仅仅可以对一个服务提供高可用，我们可以将多个服务注册在一个etcd集群中，同时利用etcd所提供的共享配置和服务发现，此外etcd还有很多值得深入研究的技术，比如raft一致性算法等等;

0x04 命令&脚本

etcd 命令

配置文件说嘛

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#### [Memberflags]
# member成员名称
–name 
# 数据存储路径
–data-dir
–wal-dir
–snapshot-count
–heartbeat-interval
–election-timeout
–listen-peer-urls
–listen-client-urls
–max-snapshots
–max-wals
–cors
–quota-backend-bytes
–backend-batch-limit
–backend-bbolt-freelist-type
–backend-batch-interval
–max-txn-ops
–max-request-bytes
–grpc-keepalive-min-time
–grpc-keepalive-interval
–grpc-keepalive-timeout

#### [Clustering flags]
–initial-advertise-peer-urls
–initial-cluster
–initial-cluster-state
–initial-cluster-token: 参数为每个集群单独配置一个token认证,确保每个集群和集群的成员都拥有独特的ID。
–advertise-client-urls
–discovery
–discovery-srv
–discovery-srv-name
–discovery-fallback
–discovery-proxy
–strict-reconfig-check
–auto-compaction-retention
–auto-compaction-mode
–enable-v2  #Flannel操作etcd使用的是v2的API，而kubernetes操作etcd使用的v3的API，为了兼容Flannel网络
Proxy flags
–proxy
–proxy-failure-wait
–proxy-refresh-interval
–proxy-dial-timeout
–proxy-write-timeout
–proxy-read-timeout


## [Security flags]
–ca-file   #SSL CA根证书文件
–cert-file #SSL 证书文件
–key-file  #SSL 证书密钥文件
–client-cert-auth
–client-crl-file
–client-cert-allowed-hostname
–trusted-ca-file #信任的 SSL CA根证书文件
–auto-tls
–peer-ca-file   #集群成员端点SSL CA根证书文件
–peer-cert-file  #集群成员端点SSL 证书文件
–peer-key-file   #集群成员端点SSL 证书密钥文件
–peer-client-cert-auth
–peer-crl-file
–peer-trusted-ca-file #集群成员端点 信任的 SSL CA根证书文件
–peer-auto-tls
–peer-cert-allowed-cn
–peer-cert-allowed-hostname
–cipher-suites


## [Logging flags]
–logger
–log-outputs
–log-level
–debug
–log-package-levels

## [Unsafe flags]
–force-new-cluster

## [Miscellaneous flags]
–version
–config-file

## [Profiling flags]
–enable-pprof
–metrics
–listen-metrics-urls

## [Auth flags]
–auth-token
–bcrypt-cost

## [Experimental flags]
–experimental-corrupt-check-time
–experimental-compaction-batch-limit
–experimental-peer-skip-client-san-verification

etcdctl 命令

常用命令:

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#增删改查
etcdctl put [key] [value]
etcdctl get [key]
etcdctl del [key]

基础实例:

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#(1)校验成员状态以及操作
$etcdctl member list 
   member add     #Adds a member into the cluster
   member list    #Lists all members in the cluster
   member promote #Promotes a non-voting member in the cluster
   member remove  #Removes a member from the cluster
   member update  #Updates a member in the cluster


#(2)检查etcd集群的状态性能   
$etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS check perf
#60 / 60 Booooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooooo! 100.00% 1m0s
   etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS endpoint health
   etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS endpoint status


#(3)认证相关
   auth disable   # Disables authentication
   auth enable    # Enables authentication


#(4)用户相关
   user add                #Adds a new user
   user delete             #Deletes a user
   user get                #Gets detailed information of a user
   user grant-role         #Grants a role to a user
   user list               #Lists all users
   user passwd             #Changes password of user
   user revoke-role        #Revokes a role from a user

#(5)角色权限相关
   role add                #Adds a new role
   role delete             #Deletes a role
   role get                #Gets detailed information of a role
   role grant-permission   #Grants a key to a role
   role list               #Lists all roles
   role revoke-permission  #Revokes a key from a role

一键安装集群脚本

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#!/bin/bash
# Desc: Etcd集群一件安装
# Author: WeiyiGeek
# Create: 2020年4月24日 09:48:48

#[全局变量]
export ETCD_VER=v3.4.7
export ETCD_SRCNAME=etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz
export ETCD_URL=https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/${ETCD_VER}/${ETCD_SRCNAME}
export ETCD_DIR=/usr/local/etcd
export ETCD_CONF=/etc/etcd
export ETCD_DATA=/apps/etcd/data
export ETCD_NODE1=192.168.10.241
export ETCD_NODE2=192.168.10.242
export ETCD_NODE3=192.168.10.243


function Usage(){
  echo -e "e[33m#Usage:$0 node[1~3].weiyigeek.topn#Example: NODENAME = node[1~3] nne[0m"
}

Usage

set -xue
export CURRENT_NODE=$1
export NODE_NAME=${CURRENT_NODE%%.*}
export NODE_DOMAIN=${CURRENT_NODE#*.}

#[使用帮助]


function BeforeSetting(){
  #1.当前机器hostname设置
  hostnamectl set-hostname ${NODE_NAME}

  #2.配置/etc/hosts
rm -rf /etc/hosts
cat <<END >/etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
$ETCD_NODE1 node1.${NODE_DOMAIN}
$ETCD_NODE2 node2.${NODE_DOMAIN}
$ETCD_NODE3 node3.${NODE_DOMAIN}
END

  #3.防火墙配置
  firewall-cmd --permanent --zone=public --add-port=2379-2380/tcp 
  firewall-cmd --reload
}


#[暂时没用]
# function ChangeDownUrl(){
#   ETCD_URL=$(echo $1 | sed 's/raw.githubusercontent.com/cdn.jsdelivr.net/gh/' 
#                | sed 's/github.com/cdn.jsdelivr.net/gh/' 
#                | sed 's//master//' | sed 's//blob//' )
# }

function Download(){
  if [[ ! -f ./${ETCD_SRCNAME} ]];then
    curl -L ${DOWNLOAD_URL}/${ETCD_VER}/etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz -o etcd-${ETCD_VER}-linux-amd64.tar.gz
  else
    echo -e "#${ETCD_SRCNAME} Already Exsit!"
  fi
}

function Install(){
  #安装验证
  if [[ ! -d ${ETCD_DIR} ]];then
    mkdir -p ${ETCD_DIR}
  else
    rm -rf ${ETCD_DIR}
    mkdir -p ${ETCD_DIR}
  fi
  
  #数据存储
  mkdir -vp  ${ETCD_DATA}

  #解压
  tar xzvf ${ETCD_SRCNAME} -C ${ETCD_DIR} --strip-components=1

  #判断软件链接
  if [[ ! -f /usr/bin/etcd ]];then
    echo -e "#links File Not Exsit!"
    ln -s ${ETCD_DIR}/etcd /usr/bin
    ln -s ${ETCD_DIR}/etcdctl /usr/bin
  fi

  #验证是否安装成功否则停止安装
  /usr/bin/etcd --version
  /usr/bin/etcdctl version

  if [[ $? -ne 0 ]];then
    echo -e "e[31m#Install Error!e[0m"
    exit 0
  fi
}


function AfterSetting(){
  #Etcd配置
  rm -rf ${ETCD_CONF}/etcd.conf
  mkdir -vp ${ETCD_CONF} /var/lib/etcd/
  export CURRENT_HOST=$(cat /etc/hosts | grep ${NODE_NAME} | awk -F " " '{print $1}')
cat > ${ETCD_CONF}/etcd.conf <<END
[member]
ETCD_NAME=${NODE_NAME}
ETCD_DATA_DIR=${ETCD_DATA}
ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://${CURRENT_HOST}:2379,http://127.0.0.1:2379"
ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://${CURRENT_HOST}:2380"

[cluster]
ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://${CURRENT_NODE}:2379"
ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://${CURRENT_NODE}:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER="node1=http://node1.${NODE_DOMAIN}:2380,node2=http://node2.${NODE_DOMAIN}:2380,node3=http://node3.${NODE_DOMAIN}:2380"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster"
ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE=new

# [version]
# ETCD_ENABLE_V2=true

#[Security]
# ETCD_CERT_FILE="/opt/etcd/ssl/server.pem"
# ETCD_KEY_FILE="/opt/etcd/ssl/server-key.pem"
# ETCD_TRUSTED_CA_FILE="/opt/etcd/ssl/ca.pem"
# ETCD_CLIENT_CERT_AUTH="true"
# ETCD_PEER_CERT_FILE="/opt/etcd/ssl/server.pem"
# ETCD_PEER_KEY_FILE="/opt/etcd/ssl/server-key.pem"
# ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE="/opt/etcd/ssl/ca.pem"
# ETCD_PEER_CLIENT_CERT_AUTH="true"
END

 #systemd配置
cat > /usr/lib/systemd/system/etcd.service <<END
[Unit]
Description=Etcd Server
Documentation=https://github.com/etcd-io/etcd
After=network.target

[Service]
Type=simple
WorkingDirectory=/var/lib/etcd/
EnvironmentFile=-/etc/etcd/etcd.conf
ExecStart=/usr/bin/etcd
KillMode=process
Restart=always
RestartSec=3
LimitNOFILE=655350
LimitNPROC=655350
PrivateTmp=false
SuccessExitStatus=143

[Install]
WantedBy=multi-user.target
END

 #Reload systemd manager configuration
 systemctl daemon-reload
}


function ServiceRun(){
  echo -e "#正在启动Etcd服务"
  systemctl restart etcd.service
  echo -e "#当所有节点启动后运行以下脚本或者 cat etcd.txt 查看"
  echo -e "ENDPOINTS=$ETCD_NODE1:2379,$ETCD_NODE2:2379,$ETCD_NODE3:2379 netcdctl -w table --endpoints=$ENDPOINTS endpoint status"
  echo -e "ENDPOINTS=$ETCD_NODE1:2379,$ETCD_NODE2:2379,$ETCD_NODE3:2379 netcdctl -w table --endpoints=$ENDPOINTS endpoint status" > etcd.txt
}

BeforeSetting
Download
Install
AfterSetting
ServiceRun

WeiyiGeek.脚本效果

0x05 入坑解决

问题1.Go下载etcd时候报错unrecognized import path - install error 错误信息:import path does not begin with hostname 解决办法:设置GOROOT环境变量或者删除执行unset GOROOT

问题2.采用systemctl管理etcd会触发以下类似报错“etcd: conflicting environment variable “ETCD_NAME” is shadowed by corresponding command-line flag (either unset environment variable or disable flag)” 原因:ETCD3.4版本会自动读取环境变量的参数，所以EnvironmentFile文件中有的参数，不需要再次在ExecStart启动参数中添加二选一即可解决(但是需要注意官网启动参数是否有旧参数被替代)

问题3.出现类似提示无法获取某个节点健康状态的提示 问题描述:

代码语言：javascript复制

$/opt/etcd/bin/etcdctl --ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem --key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --endpoints=$ENDPOINTS cluster-health
member 11babd38de9e1f0f is healthy: got healthy result from https://10.0.52.13:2379
failed to check the health of member 22436a037c5adb3b on https://10.0.52.14:2379: Get https://10.0.52.14:2379/health: dial tcp 10.0.52.14:2379: i/o timeout
member 22436a037c5adb3b is unreachable: [https://10.0.52.14:2379] are all unreachable
member a5e80429e983b681 is healthy: got healthy result from https://10.0.52.6:2379

解决方式:各个主机应该关闭firewalld服务;

问题4.request cluster ID mismatch (got 4fb7ed98f0f6d1a7 want 4c0b05dc1b530742) 问题描述:

代码语言：javascript复制

$journalctl -u etcd -f
-- Logs begin at Thu 2019-05-23 14:29:05 CST. --
May 23 15:59:09 k8s.master etcd[13366]: request sent was ignored (cluster ID mismatch: peer[102b996c4aa7e55a]=4fb7ed98f0f6d1a7, local=4c0b05dc1b530742)
May 23 15:59:09 k8s.master etcd[13366]: request cluster ID mismatch (got 4fb7ed98f0f6d1a7 want 4c0b05dc1b530742)
May 23 15:59:09 k8s.master etcd[13366]: request sent was ignored (cluster ID mismatch: peer[102b996c4aa7e55a]=4fb7ed98f0f6d1a7, local=4c0b05dc1b530742)
May 23 15:59:09 k8s.master etcd[13366]: request cluster ID mismatch (got 4fb7ed98f0f6d1a7 want 4c0b05dc1b530742)
May 23 15:59:09 k8s.master etcd[13366]: request cluster ID mismatch (got 4fb7ed98f0f6d1a7 want 4c0b05dc1b530742)
May 23 15:59:09 k8s.master etcd[13366]: request cluster ID mismatch (got 4fb7ed98f0f6d1a7 want 4c0b05dc1b530742)

解决办法: 删除缓存并重启etcd

代码语言：javascript复制

rm -rf /var/lib/etcd/default.etcd
systemctl restart etcd

问题6.搭建部署etcd集群并配置https访问时报remote error: tls: bad certificate错误

错误信息:

代码语言：javascript复制

Apr 27 18:39:27 master-225 etcd[3747038]: {"level":"warn","ts":"2022-04-27T18:39:27.998 0800","caller":"embed/mbed/config_logging.go:169","msg":"rejected connection","remote-addr":"10.10.107.224:47920","server-name":"","error":"remote error: tls: bad certificate"}

问题原因: 由于你证书中hosts不包含你当前的名称或者地址, 此处我的问题是证书中不包括SAN地址或者域名。

代码语言：javascript复制

openssl x509 -in etcd.pem -text -noout | grep  "X509v3 Subject Alternative Name" -A 1
  # X509v3 Subject Alternative Name:
  #   DNS:etcd1, DNS:etcd2, DNS:etcd3, IP Address:127.0.0.1, IP Address:10.10.107.223, IP Address:10.10.107.224, IP Address:10.10.107.225

解决办法: 重新签发证书

代码语言：javascript复制

# etcd 证书请求文件
tee etcd-csr.json <<'EOF'
{
  "CN": "etcd",
  "hosts": [
    "127.0.0.1",
    "10.10.107.223",
    "10.10.107.224",
    "10.10.107.225"
  ],
  "key": {
    "algo": "rsa",
    "size": 2048
  },
  "names": [
    {
      "C": "CN",
      "L": "ChongQing",
      "ST": "ChongQing",
      "O": "etcd",
      "OU": "System"
    }
  ]
}
EOF

# 利用ca证书签发生成etcd证书
cfssl gencert -ca=ca.pem -ca-key=ca-key.pem -config=ca-config.json -profile=etcd etcd-csr.json | cfssljson -bare etcd

问题6.使用etcdctl命令查看etcd集群成员时报authentication handshake failed: x509: certificate signed by unknown authority错误。

错误信息:

代码语言：javascript复制

$ etcdctl --endpoints=https://10.10.107.225:2379,https://10.10.107.224:2379,https://10.10.107.223:2379 --write-out=table member list
{"level":"warn","ts":"2022-04-27T19:38:10.489 0800","logger":"etcd-client","caller":"v3/retry_interceptor.go:62","msg":"retrying of unary invoker failed","target":"etcd-endpoints://0xc0004a68c0/10.10.107.225:2379","attempt":0,"error":"rpc error: code = DeadlineExceeded desc = latest balancer error: last connection error: connection error: desc = "transport: authentication handshake failed: x509: certificate signed by unknown authority""}
Error: context deadline exceeded

解决方法: 由于集群采用证书认证,所以我们需要指定CA以及其签发的证书与key。

代码语言：javascript复制

export ETCDCTL_API=3
etcdctl --endpoints=https://10.10.107.225:2379,https://10.10.107.224:2379,https://10.10.107.223:2379 
--cacert="/etc/etcd/pki/ca.pem" --cert="/etc/etcd/pki/etcd.pem" --key="/etc/etcd/pki/etcd-key.pem" 
--write-out=table member list

etcd raft 编程算法微服务

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