Go操作etcd

etcd是近几年比较火热的一个开源的、分布式的键值对数据存储系统,提供共享配置、服务的注册和发现,本文主要介绍etcd的安装和使用。

etcd

etcd介绍

etcd是使用Go语言开发的一个开源的、高可用的分布式key-value存储系统,可以用于配置共享和服务的注册和发现。

类似项目有zookeeper和consul。

etcd具有以下特点:

  • 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
  • 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算法实现了强一致、高可用的服务存储目录

etcd应用场景

服务发现

服务发现要解决的也是分布式系统中最常见的问题之一,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。本质上来说,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。

etcd_01.png

配置中心

将一些配置信息放到 etcd 上进行集中管理。

这类场景的使用方式通常是这样:应用在启动的时候主动从 etcd 获取一次配置信息,同时,在 etcd 节点上注册一个 Watcher 并等待,以后每次配置有更新的时候,etcd 都会实时通知订阅者,以此达到获取最新配置信息的目的。

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。通过设置prevExist值,可以保证在多个节点同时去创建某个目录时,只有一个成功。而创建成功的用户就可以认为是获得了锁。
  • 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)。同时还可以使用 API 按顺序列出所有当前目录下的键值。此时这些键的值就是客户端的时序,而这些键中存储的值可以是代表客户端的编号。

etcd_02.png

为什么用 etcd 而不用ZooKeeper?

etcd 实现的这些功能,ZooKeeper都能实现。那么为什么要用 etcd 而非直接使用ZooKeeper呢?

为什么不选择ZooKeeper?

  1. 部署维护复杂,其使用的Paxos强一致性算法复杂难懂。官方只提供了JavaC两种语言的接口。
  2. 使用Java编写引入大量的依赖。运维人员维护起来比较麻烦。
  3. 最近几年发展缓慢,不如etcdconsul等后起之秀。

为什么选择etcd?

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

最后,etcd 作为一个年轻的项目,正在高速迭代和开发中,这既是一个优点,也是一个缺点。优点是它的未来具有无限的可能性,缺点是无法得到大项目长时间使用的检验。然而,目前 CoreOSKubernetesCloudFoundry等知名项目均在生产环境中使用了etcd,所以总的来说,etcd值得你去尝试。

etcd集群

etcd 作为一个高可用键值存储系统,天生就是为集群化而设计的。由于 Raft 算法在做决策时需要多数节点的投票,所以 etcd 一般部署集群推荐奇数个节点,推荐的数量为 3、5 或者 7 个节点构成一个集群。

搭建一个3节点集群示例:

在每个etcd节点指定集群成员,为了区分不同的集群最好同时配置一个独一无二的token。

下面是提前定义好的集群信息,其中n1n2n3表示3个不同的etcd节点。

TOKEN=token-01
CLUSTER_STATE=new
CLUSTER=n1=http://10.240.0.17:2380,n2=http://10.240.0.18:2380,n3=http://10.240.0.19:2380

n1这台机器上执行以下命令来启动etcd:

etcd --data-dir=data.etcd --name n1 \
    --initial-advertise-peer-urls http://10.240.0.17:2380 --listen-peer-urls http://10.240.0.17:2380 \
    --advertise-client-urls http://10.240.0.17:2379 --listen-client-urls http://10.240.0.17:2379 \
    --initial-cluster ${CLUSTER} \
    --initial-cluster-state ${CLUSTER_STATE} --initial-cluster-token ${TOKEN}

n2这台机器上执行以下命令启动etcd:

etcd --data-dir=data.etcd --name n2 \
    --initial-advertise-peer-urls http://10.240.0.18:2380 --listen-peer-urls http://10.240.0.18:2380 \
    --advertise-client-urls http://10.240.0.18:2379 --listen-client-urls http://10.240.0.18:2379 \
    --initial-cluster ${CLUSTER} \
    --initial-cluster-state ${CLUSTER_STATE} --initial-cluster-token ${TOKEN}

n3这台机器上执行以下命令启动etcd:

etcd --data-dir=data.etcd --name n3 \
    --initial-advertise-peer-urls http://10.240.0.19:2380 --listen-peer-urls http://10.240.0.19:2380 \
    --advertise-client-urls http://10.240.0.19:2379 --listen-client-urls http://10.240.0.19:2379 \
    --initial-cluster ${CLUSTER} \
    --initial-cluster-state ${CLUSTER_STATE} --initial-cluster-token ${TOKEN}

etcd 官网提供了一个可以公网访问的 etcd 存储地址。你可以通过如下命令得到 etcd 服务的目录,并把它作为-discovery参数使用。

curl https://discovery.etcd.io/new?size=3
https://discovery.etcd.io/a81b5818e67a6ea83e9d4daea5ecbc92

# grab this token
TOKEN=token-01
CLUSTER_STATE=new
DISCOVERY=https://discovery.etcd.io/a81b5818e67a6ea83e9d4daea5ecbc92


etcd --data-dir=data.etcd --name n1 \
    --initial-advertise-peer-urls http://10.240.0.17:2380 --listen-peer-urls http://10.240.0.17:2380 \
    --advertise-client-urls http://10.240.0.17:2379 --listen-client-urls http://10.240.0.17:2379 \
    --discovery ${DISCOVERY} \
    --initial-cluster-state ${CLUSTER_STATE} --initial-cluster-token ${TOKEN}


etcd --data-dir=data.etcd --name n2 \
    --initial-advertise-peer-urls http://10.240.0.18:2380 --listen-peer-urls http://10.240.0.18:2380 \
    --advertise-client-urls http://10.240.0.18:2379 --listen-client-urls http://10.240.0.18:2379 \
    --discovery ${DISCOVERY} \
    --initial-cluster-state ${CLUSTER_STATE} --initial-cluster-token ${TOKEN}


etcd --data-dir=data.etcd --name n3 \
    --initial-advertise-peer-urls http://10.240.0.19:2380 --listen-peer-urls http://10.240.0.19:2380 \
    --advertise-client-urls http://10.240.0.19:2379 --listen-client-urls http:/10.240.0.19:2379 \
    --discovery ${DISCOVERY} \
    --initial-cluster-state ${CLUSTER_STATE} --initial-cluster-token ${TOKEN}

到此etcd集群就搭建起来了,可以使用etcdctl来连接etcd。

export ETCDCTL_API=3
HOST_1=10.240.0.17
HOST_2=10.240.0.18
HOST_3=10.240.0.19
ENDPOINTS=$HOST_1:2379,$HOST_2:2379,$HOST_3:2379

etcdctl --endpoints=$ENDPOINTS member list

Go语言操作etcd

这里使用官方的etcd/clientv3包来连接etcd并进行相关操作。

安装

go get go.etcd.io/etcd/clientv3

put和get操作

put命令用来设置键值对数据,get命令用来根据key获取值。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"

    "go.etcd.io/etcd/clientv3"
)

// etcd client put/get demo
// use etcd/clientv3

func main() {
    cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{
        Endpoints:   []string{"127.0.0.1:2379"},
        DialTimeout: 5 * time.Second,
    })
    if err != nil {
        // handle error!
        fmt.Printf("connect to etcd failed, err:%v\n", err)
        return
    }
    fmt.Println("connect to etcd success")
    defer cli.Close()
    // put
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
    _, err = cli.Put(ctx, "q1mi", "dsb")
    cancel()
    if err != nil {
        fmt.Printf("put to etcd failed, err:%v\n", err)
        return
    }
    // get
    ctx, cancel = context.WithTimeout(context.Background(), time.Second)
    resp, err := cli.Get(ctx, "q1mi")
    cancel()
    if err != nil {
        fmt.Printf("get from etcd failed, err:%v\n", err)
        return
    }
    for _, ev := range resp.Kvs {
        fmt.Printf("%s:%s\n", ev.Key, ev.Value)
    }
}

watch操作

watch用来获取未来更改的通知。

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "time"

    "go.etcd.io/etcd/clientv3"
)

// watch demo

func main() {
    cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{
        Endpoints:   []string{"127.0.0.1:2379"},
        DialTimeout: 5 * time.Second,
    })
    if err != nil {
        fmt.Printf("connect to etcd failed, err:%v\n", err)
        return
    }
    fmt.Println("connect to etcd success")
    defer cli.Close()
    // watch key:q1mi change
    rch := cli.Watch(context.Background(), "q1mi") // <-chan WatchResponse
    for wresp := range rch {
        for _, ev := range wresp.Events {
            fmt.Printf("Type: %s Key:%s Value:%s\n", ev.Type, ev.Kv.Key, ev.Kv.Value)
        }
    }
}

将上面的代码保存编译执行,此时程序就会等待etcd中q1mi这个key的变化。

例如:我们打开终端执行以下命令修改、删除、设置q1mi这个key。

etcd> etcdctl.exe --endpoints=http://127.0.0.1:2379 put q1mi "dsb2"
OK

etcd> etcdctl.exe --endpoints=http://127.0.0.1:2379 del q1mi
1

etcd> etcdctl.exe --endpoints=http://127.0.0.1:2379 put q1mi "dsb3"
OK

上面的程序都能收到如下通知。

watch>watch.exe
connect to etcd success
Type: PUT Key:q1mi Value:dsb2
Type: DELETE Key:q1mi Value:
Type: PUT Key:q1mi Value:dsb3

lease租约

package main

import (
    "fmt"
    "time"
)

// etcd lease

import (
    "context"
    "log"

    "go.etcd.io/etcd/clientv3"
)

func main() {
    cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{
        Endpoints:   []string{"127.0.0.1:2379"},
        DialTimeout: time.Second * 5,
    })
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    fmt.Println("connect to etcd success.")
    defer cli.Close()

    // 创建一个5秒的租约
    resp, err := cli.Grant(context.TODO(), 5)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    // 5秒钟之后, /nazha/ 这个key就会被移除
    _, err = cli.Put(context.TODO(), "/nazha/", "dsb", clientv3.WithLease(resp.ID))
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}

keepAlive

package main

import (
    "context"
    "fmt"
    "log"
    "time"

    "go.etcd.io/etcd/clientv3"
)

// etcd keepAlive

func main() {
    cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{
        Endpoints:   []string{"127.0.0.1:2379"},
        DialTimeout: time.Second * 5,
    })
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    fmt.Println("connect to etcd success.")
    defer cli.Close()

    resp, err := cli.Grant(context.TODO(), 5)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    _, err = cli.Put(context.TODO(), "/nazha/", "dsb", clientv3.WithLease(resp.ID))
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }

    // the key 'foo' will be kept forever
    ch, kaerr := cli.KeepAlive(context.TODO(), resp.ID)
    if kaerr != nil {
        log.Fatal(kaerr)
    }
    for {
        ka := <-ch
        fmt.Println("ttl:", ka.TTL)
    }
}

基于etcd实现分布式锁

go.etcd.io/etcd/clientv3/concurrency在etcd之上实现并发操作,如分布式锁、屏障和选举。

导入该包:

import "go.etcd.io/etcd/clientv3/concurrency"

基于etcd实现的分布式锁示例:

cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints: endpoints})
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer cli.Close()

// 创建两个单独的会话用来演示锁竞争
s1, err := concurrency.NewSession(cli)
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer s1.Close()
m1 := concurrency.NewMutex(s1, "/my-lock/")

s2, err := concurrency.NewSession(cli)
if err != nil {
    log.Fatal(err)
}
defer s2.Close()
m2 := concurrency.NewMutex(s2, "/my-lock/")

// 会话s1获取锁
if err := m1.Lock(context.TODO()); err != nil {
    log.Fatal(err)
}
fmt.Println("acquired lock for s1")

m2Locked := make(chan struct{})
go func() {
    defer close(m2Locked)
    // 等待直到会话s1释放了/my-lock/的锁
    if err := m2.Lock(context.TODO()); err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
}()

if err := m1.Unlock(context.TODO()); err != nil {
    log.Fatal(err)
}
fmt.Println("released lock for s1")

<-m2Locked
fmt.Println("acquired lock for s2")

输出:

acquired lock for s1
released lock for s1
acquired lock for s2

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其他操作

其他操作请查看etcd/clientv3官方文档

参考链接:

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转载自www.cnblogs.com/nickchen121/p/11517453.html
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