基于Docker的ETCD集群搭建

短命女 2022-05-14 19:40 275阅读 0赞

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> 　　etcd是一个高可用的键值存储系统，主要用于共享配置和服务发现。etcd是由CoreOS开发并维护的，灵感来自于 ZooKeeper 和 Doozer，它使用Go语言编写，并通过Raft一致性算法处理日志复制以保证强一致性。Raft是一个来自Stanford的新的一致性算法，适用于分布式系统的日志复制，Raft通过选举的方式来实现一致性，在Raft中，任何一个节点都可能成为Leader。Google的容器集群管理系统Kubernetes、开源PaaS平台Cloud Foundry和CoreOS的Fleet都广泛使用了etcd。

**etcd的特性如下：**

简单: curl可访问的用户的API（HTTP+JSON）定义明确，面向用户的API（gRPC）

安全: 可选的SSL客户端证书认证

快速: 单实例每秒 1000 次写操作

可靠: 使用Raft保证一致性

**Etcd构建自身高可用集群主要有三种形式:**  
　　　　1）静态发现: 预先已知 Etcd 集群中有哪些节点，在启动时直接指定好Etcd的各个node节点地址  
　　　　2）Etcd动态发现: 通过已有的Etcd集群作为数据交互点，然后在扩展新的集群时实现通过已有集群进行服务发现的机制  
　　　　3）DNS动态发现: 通过DNS查询方式获取其他节点地址信息

## 本次搭建的基础环境： ##

底层OS：Centos7  
docker版本：Docker version 18.06.1-ce  
IP:  
    服务器A：192.167.0.168  
    服务器B：192.167.0.170  
    服务器C：192.167.0.172  
首先在各个服务器上下载最新的etcd镜像

# docker pull quay.io/coreos/etcd

本人因机器有限，在一台机器配置了3个容器，在机器上创建了子网络，三台容器在一个网络里

# docker network create --subnet=192.167.0.0/16 etcdnet

接下来我采用了两种方式来创建集群：1、将三个服务器挨个添加进集群；2、将三个服务器统一添加进集群。以下命令标注A的代表在A机器上执行，同理B、C。

### 1、将服务器挨个添加进集群 ###

A  在 容器/服务器 A上运行一个ETCD实例，取名为autumn-client0，注意其状态为new，“-initial-cluster”中只有自己的IP

# docker run -d -p 2379:2379 -p 2380:2380 --net etcdnet --ip 192.167.0.168 --name etcd0 quay.io/coreos/etcd /usr/local/bin/etcd --name autumn-client0 -advertise-client-urls http://192.167.0.168:2379 -listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 -initial-advertise-peer-urls http://192.167.0.168:2380 -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 -initial-cluster-token etcd-cluster -initial-cluster "autumn-client0=http://192.167.0.168:2380" -initial-cluster-state new

**参数说明**

—data-dir 指定节点的数据存储目录，这些数据包括节点ID，集群ID，集群初始化配置，Snapshot文件，若未指定—wal-dir，还会存储WAL文件；
    —wal-dir 指定节点的was文件的存储目录，若指定了该参数，wal文件会和其他数据文件分开存储。
    —name 节点名称
    —initial-advertise-peer-urls 告知集群其他节点url.
    — listen-peer-urls 监听URL，用于与其他节点通讯
    — advertise-client-urls 告知客户端url, 也就是服务的url
    — initial-cluster-token 集群的ID
    — initial-cluster 集群中所有节点

**配置文件说明**，例如

# [member]
    # 节点名称
    ETCD_NAME=node1
    # 数据存放位置
    ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd"
    #ETCD_WAL_DIR=""
    #ETCD_SNAPSHOT_COUNT="10000"
    #ETCD_HEARTBEAT_INTERVAL="100"
    #ETCD_ELECTION_TIMEOUT="1000"
    # 监听其他 Etcd 实例的地址
    ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://0.0.0.0:2380"
    # 监听客户端地址
    ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://0.0.0.0:2379,http://0.0.0.0:4001"
    #ETCD_MAX_SNAPSHOTS="5"
    #ETCD_MAX_WALS="5"
    #ETCD_CORS=""
    #
    #[cluster]
    # 通知其他 Etcd 实例地址
    ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://node1:2380"
    # if you use different ETCD_NAME (e.g. test), set ETCD_INITIAL_CLUSTER value for this name, i.e. "test=http://..."
    # 初始化集群内节点地址
    ETCD_INITIAL_CLUSTER="node1=http://node1:2380,node2=http://node2:2380,etcd2=http://etcd2:2380"
    # 初始化集群状态，new 表示新建
    ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new"
    # 初始化集群 token
    ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="mritd-etcd-cluster"
    # 通知 客户端地址
    ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://node1:2379,http://node1:4001"

A  在服务器A的ETCD服务上，通过调用API添加一个新的节点：192.167.0.170

# curl http://127.0.0.1:2379/v2/members -XPOST -H "Content-Type: application/json" -d '{"peerURLs": ["http://192.167.0.170:2480"]}'

B  在容器/服务器B上运行一个ETCD实例，取名为autumn-client1，注意其状态为existing，“-initial-cluster”中有前一个IP及自己的IP

# docker run -d -p 2479:2479 -p 2480:2480 --name etcd1 quay.io/coreos/etcd /usr/local/bin/etcd --name autumen-client1 -advertise-client-urls http://192.167.0.170:2379 -listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 -initial-advertise-peer-urls http://192.167.0.170:2380 -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2480 -initial-cluster-token etcd-cluster -initial-cluster "autumn-client0=http://192.167.0.168:2380,autumn-client1=http://192.167.0.170:2480" -initial-cluster-state existing

A  在服务器A的ETCD服务上，通过调用API添加一个新的节点：192.168.7.172

# curl http://127.0.0.1:2379/v2/members -XPOST -H "Content-Type: application/json" -d '{"peerURLs": ["http://192.167.0.172:2580"]}'

C 在服务器C上运行一个ETCD实例，取名为autumn-client2，注意其状态为existing，“-initial-cluster”中有之前所有节点的IP及自己的IP

# docker run -d -p 2579:2579 -p 2580:2580 --name etcd quay.io/coreos/etcd -name autumn-client2 -advertise-client-urls http://192.167.0.172:2579 -listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 -initial-advertise-peer-urls http://192.167.0.172:2580 -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 -initial-cluster-token etcd-cluster -initial-cluster "autumn-client0=http://192.167.0.168:2380,autumn-client1=http://192.167.0.170:2480,autumn-client2=http://192.167.0.172:2580" -initial-cluster-state existing

###    2、将服务器统一添加进集群(“-initial-cluster”中包含所有节点的IP，状态均为new) ###

A上执行

# docker run -d -p 2379:2379 -p 2380:2380 --restart=always --net etcdnet --ip 192.167.0.168 --name etcd0 quay.io/coreos/etcd /usr/local/bin/etcd --name autumn-client0 -advertise-client-urls http://192.167.0.168:2379 -listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 -initial-advertise-peer-urls http://192.167.0.168:2380 -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2380 -initial-cluster-token etcd-cluster -initial-cluster autumn-client0=http://192.167.0.168:2380,autumn-client1=http://192.167.0.170:2480,autumn-client2=http://192.167.0.172:2580 -initial-cluster-state new

B上执行

# docker run -d -p 2479:2479 -p 2480:2480 --restart=always --net etcdnet --ip 192.167.0.170  --name etcd1 quay.io/coreos/etcd /usr/local/bin/etcd --name autumn-client1 -advertise-client-urls http://192.167.0.170:2479 -listen-client-urls http://0.0.0.0:2479 -initial-advertise-peer-urls http://192.167.0.170:2480 -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2480 -initial-cluster-token etcd-cluster -initial-cluster autumn-client0=http://192.167.0.168:2380,autumn-client1=http://192.167.0.170:2480,autumn-client2=http://192.167.0.172:2580 -initial-cluster-state new

C上执行

# docker run -d -p 2579:2579 -p 2580:2580 --restart=always --net etcdnet --ip 192.167.0.172  --name etcd2 quay.io/coreos/etcd /usr/local/bin/etcd --name autumn-client2 -advertise-client-urls http://192.167.0.172:2579 -listen-client-urls http://0.0.0.0:2579 -initial-advertise-peer-urls http://192.167.0.172:2580 -listen-peer-urls http://0.0.0.0:2580 -initial-cluster-token etcd-cluster -initial-cluster autumn-client0=http://192.167.0.168:2380,autumn-client1=http://192.167.0.170:2480,autumn-client2=http://192.167.0.172:2580 -initial-cluster-state new

集群验证。两种方法创建的集群可通过以下方式进行验证

1、验证集群members。在集群中的每台机器上查看members，得出的结果应该是相同的

[root@localhost ~]# curl -L http://127.0.0.1:2379/v2/members
    {"members":[{"id":"1a661f2b9997ba39","name":"autumn-client0","peerURLs":["http://192.167.0.168:2380"],"clientURLs":["http://192.168.7.168:2379"]},{"id":"4932c8ea462e079c","name":"autumn-client2","peerURLs":["http://192.167.0.172:2580"],"clientURLs":["http://192.167.0.172:2579"]},{"id":"c1dbdde07e61741e","name":"autumn-client1","peerURLs":["http://192.167.0.170:2480"],"clientURLs":["http://192.167.0.170:2479"]}]}

2、某台机器上添加数据，其他机器上查看数据，得出的结果应该是相同的  
　　A上执行

[root@localhost ~]# curl -L http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message -XPUT -d value="Hello autumn"
    {"action":"set","node":{"key":"/message","value":"Hello autumn","modifiedIndex":13,"createdIndex":13},"prevNode":{"key":"/message","value":"Hello world1","modifiedIndex":11,"createdIndex":11}}

B、C上执行

[root@localhost ~]#  curl -L http://127.0.0.1:2379/v2/keys/message
    {"action":"get","node":{"key":"/message","value":"Hello autumn","modifiedIndex":13,"createdIndex":13}}

# etcd api接口 #

基本操作api: https://github.com/coreos/etcd/blob/6acb3d67fbe131b3b2d5d010e00ec80182be4628/Documentation/v2/api.md
    
    　　集群配置api: https://github.com/coreos/etcd/blob/6acb3d67fbe131b3b2d5d010e00ec80182be4628/Documentation/v2/members_api.md
    
    　　鉴权认证api: https://github.com/coreos/etcd/blob/6acb3d67fbe131b3b2d5d010e00ec80182be4628/Documentation/v2/auth_api.md
    
    　　配置项：https://github.com/coreos/etcd/blob/master/Documentation/op-guide/configuration.md
    
    　　
    
    　　https://coreos.com/etcd/docs/latest/runtime-configuration.html
    
    　　https://coreos.com/etcd/docs/latest/clustering.html
    
    　　https://coreos.com/etcd/docs/latest/runtime-configuration.html
    
    　　https://coreos.com/etcd/docs/latest/
    
    　　https://coreos.com/etcd/docs/latest/admin_guide.html#disaster-recovery
    
    　　采用标准的restful 接口，支持http 和 https 两种协议。

## 服务注册与发现 ##

传统的服务调用一般通过配置文件读取ip进行调用，这里有诸多限制，如不灵活，无法感知服务的状态，实现服务调用负载均衡复杂等缺点，而引入etcd后，问题将大大化简，这里划分为几个步骤

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服务启动后向etcd注册，并上报自己的监听的端口以及当前的权重因子等信息，且对该信息设置ttl值。  
服务在ttl的时间内周期性上报权重因子等信息。  
client端调用服务时向etcd获取信息，进行调用，同时监听该服务是否变化(通过watch方法实现)。  
当新增服务时watch方法监听到变化，将服务加入代用列表，当服务挂掉时ttl失效，client端检测到变化，将服务踢出调用列表，从而实现服务的动态扩展。  
另一方面，client端通过每次变化获取到的权重因子来进行client端的加权调用策略，从而保证后端服务的负载均衡。

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