etcd简介

etcd是一个可靠的分布式KV存储，其底层使用Raft算法保证一致性，主要用于共享配置和服务发现。etcd是CoreOS公司发起的一个开源项目，授权协议为Apache,其源代码地址为。

目前提供配置共享和服务发现功能的组件还是比较多的，其中应用最为广泛、大家最为熟悉的应该就是ZooKeeper了，很多开源项目也都在不同程度上依赖了ZooKeeper,例如，Dubbo、Kafka等。

这里简单介绍一下“服务发现”和“共享配置”两个概念。随着一个系统的不断迭代，功能模块会不断增加，对整个系统进行服务的拆分是必然的，这就会出现多个服务之间的相互调用，而在出现服务发现组件之前，一般是通过读取配置文件中预先设置的IP来获取服务的地址，然后进行调用。这会导致很多问题，例如，某些服务已经不可用时，调用方不能及时感知，负载均衡比较复杂，等等。使用服务发现组件之后，我们可以将服务提供方的信息注册到服务发现组件，例如，注册到ZooKeeper中，然后定期发送心跳等信息，让服务发现组件知晓服务提供方是可用的。当调用方进行服务调用时，会先请求服务发现组件，由服务发现组件来保证返回可用的服务地址及负载均衡等功能。

在一个系统的不同模块中有很多配置信息，例如，数据库地址、连接配置信息等都差不多，如果使用静态配置文件的方式实现，则需要将相同的信息写多份，每次更新配置时也需要更新多次。如果将这些配置信息注册到共享配置组件中，则系统的不同模块在启动时可从共享配置组件中获取配置，同时会监听配置信息的更改，当配置信息发生变更时，可以自动将配置值替换成新值。

在Golang社区中，etcd则是唯一一个可以媲美ZooKeeper的组件，在有些方面，etcd甚至超越了ZooKeeper,给开发者眼前一亮的感觉。下面简单列举一下 etcd 相较于 ZooKeeper的优势。

·一致性协议：一致性协议是配置共享和服务发现组件的核心，etcd底层采用了Raft协议，而ZooKeeper使用ZAB协议，ZAB 协议是一种类 Paxos的一致性协议。目前公认的是Raft比Paxos协议易于理解，工程化也较为容易。

·API接口：etcd v2版本中提供了HTTP+JSON的调用方式，在etcdv3版本的客户端中则使用GRPC与服务端进行交互，而GRPC本身就是跨平台的。

·性能：在官方提供的基准测试数据中，etcd集群可以支持每秒10000+次的写入，性能相当可观，优于ZooKeeper。

·安全性：etcd支持TLS访问，而ZooKeeper在权限控制这方面做得略显粗糙。

etcd也有很多成功的案例，最为大家熟知的就是 Kubernetes,其底层就依赖于etcd实现集群状态和配置的管理。

数据模型

etcd 支持可靠的键值对存储并且提供了可靠的 Watcher 机制，其中的键值对存储支持多版本，并且具备能够“Watch”历史事件的功能。这里简单介绍多版本存储的含义，假设键K1对应的值为V1,当我们将K1对应的值修改成V2时，etcd并不会直接将V1修改成V2,而是同时记录V1和V2两个值，并通过不同的版本号进行区分。另外，Watch历史事件的含义是，我们可以向一个Key添加 Watcher,同时可以指定一个历史版本，从该版本开始的所有事件都会触发该Watcher。

随着应用不断运行，键值对不断修改，每个Key都在etcd中保存了多个版本，数据量也会越来越大。为了缓解压力，etcd会定期进行压缩，清理过旧的数据。

在很多现代数据库系统中，都用了B树索引加速查询，etcd也是如此，其存储中会维护一个字段序的B树索引。在B树索引的每个索引项中，都存储了一个Key值，这样可以快速定位指定的Key或是进行范围查询。而每个Key值对应了多个版本号，etcd中维护了一个全局自增的版本号，为每次事务分配一个全局唯一的版本号（main revision),事务中的每个操作也有唯一的编号（sub revision),通过这两部分可以确定一个唯一的Value值。

每个Key会对应多个generation,当Key首次创建时，会同时创建一个与之关联的generation实例，当该Key被修改时，会将对应的版本记录到generation中，当Key被删除时，会向generation中添加tombstone,并创建新的generation,会向新generation中写入后续的版本信息。

在查询时，先在内存索引中通过用户指定的Key值，查找到该Key值对应的全部版本号，然后根据用户指定的版本号，从底层存储中查找到具体的 Value 值。当然，如果指定的版本号已经被etcd压缩删除，则无法再查询到该版本的Value值。

在etcdv3版本中，底层存储使用的是BoltDB,其中的Key是版本信息（main revision+subrevision)。这样，在查询时先通过上述B树索引查找到对应的版本信息，然后在BoltDB中通过版本信息查找相应的Value值。