DAY0: ETCD 架构
下图中展示了 etcd 如何处理一个客户端请求涉及到的模块和流程。图中淡紫色的矩阵表示 etcd ,它包括如下几个模块:
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etcd server:
对外接受客户端的请求,请求 etcd 代码中的 etcd server 目录,其中还有一个 raft.go 的模块与 etcd raft 库进行通信。etcd server 中与存储相关的模块是 applierV3,这里封装了 V3 版本的数据存储, WAL(write ahead log),用于写数据日志,etcd 启动时会根据这部分内容进行恢复 -
etcd raft:
etcd 的 raft 库,前面的文章已经具体分析过这部分代码。除了与本节点的 etcd server 通信之外,还与集群中的其他 etcd server 进行交互一致性数据同步的工作(集群中其他etcd服务用橙色的椭圆表示)。
一个请求与一个 etcd 集群的交互主要流程分为两大部分:
写数据到某个 etcd server 中。
该 etcd server 与集群中的其他 etcd 节点进行交互, 当确保数据已经被存储之后应答客户端。
请求流程划分为了以下几个子步骤:
- etcd server 收到客户端请求。
- etcd server 将请求发送给本模块的 raft.go,这里负责与 etcd raft 模块进行通信。
- raft.go 将数据封装成 raft 日志的形式提交给 raft 模块。
- raft 模块会首先保存到 raftLog 的 unstable 存储部分。
- raft 模块通过 raft 协议与集群中其他 etcd 节点进行交互。
应答步骤如下:
- 集群中其他节点向 leader 节点应答接收这条数据库。
- 当 leader 节点收到超过半数以上应答接收这条日志数据的节点时,etcd raft 通过 Ready 结构体通知 etcd server 中的 raft 该日志数据已经 commit。
- raft.go 收到 Ready 数据时,首先将这条日志写到 WAL 模块中。
- 通知最上层的 etcd server 该日志已经 commit。
- etcd server 调用 applierV3 模块将日志写入持久化存储中。
- etcd server 应答客户端该数据写入成功。
- 最后 etcd server 调用 etcd raft,修改其 raftLog 模块的数据,将这条日志写入 raftLog storage 中。
从上面的流程可以看到:
etcd raft 模块在应答某条日志数据已经 commit 之后,是首先写入到 WAL 模块中的,因为这个模块只是添加一条日志,所以速度很快。即使在后面 applierV3 写入失败,重启的时候也可以根据 WAL 模块中的日志数据进行恢复。
etcd raft 中的 raftLog,按照前面文章的分析,其中的数据是保存到内存的,重启即失效,上层应用真实的数据是持久化保存到 WAL 和 applierV3 中的。
主要模块分析
- 用于与客户端交互和底层 raft 模块通信的 etcd-server
- 用于与集群中其他 etcd 节点通信的 etcd-raft
- 选主
- 用于存储日志的 etcd-WAL
- 用于与客户端交互的 etcd-client
- 用于持久化用户数据的 etcd-storage
- 用于模块通信之间的网络协议
- 复制状态机
- 持久存储K-V数据库