Kubernetes 漫游：Etcd
概述
etcd 是一個基于 Raft 協(xié)議實現(xiàn)。開源的、分布式的鍵值存儲系統(tǒng)。主要用于在分布式系統(tǒng)中提供強一致性和高可用性的數(shù)據(jù)存儲。
etcd 在 Kubernetes 中的作用如下：
- 集群狀態(tài)數(shù)據(jù)存儲：集群配置，集群狀態(tài)信息等
- 保證集群一致性和高可用：多實例的數(shù)據(jù)同步
- 服務發(fā)現(xiàn)和配置共享
- 集群數(shù)據(jù)備份和恢復
作為 Kubernetes 的核心組件，etcd 為集群的穩(wěn)定性、可靠性和一致性提供了支撐。
安裝
命令行啟動
安裝參考官方文檔 etcd install 指引即可，安裝后驗證：
$ etcd --version輸出：
etcd Version: 3.5.10
Git SHA: 0223ca52b
Go Version: go1.21.3
Go OS/Arch: darwin/arm64
phoenix@xiaobindeMacBook-Pro ~ % etcd在終端啟動 etcd：
$ etcd輸出：
{"level":"warn","ts":"2023-11-23T06:59:49.265098+0800","caller":"embed/config.go:676","msg":"Running http and grpc server on single port. This is not recommended for production."}
{"level":"info","ts":"2023-11-23T06:59:49.265318+0800","caller":"etcdmain/etcd.go:73","msg":"Running: ","args":["etcd"]}
{"level":"info","ts":"2023-11-23T06:59:49.265352+0800","caller":"etcdmain/etcd.go:100","msg":"failed to detect default host","error":"default host not supported on darwin_arm64"}
{"level":"warn","ts":"2023-11-23T06:59:49.265361+0800","caller":"etcdmain/etcd.go:105","msg":"'data-dir' was empty; using default","data-dir":"default.etcd"}
#.....容器啟動
在容器中啟動 etcd 實例：
$ docker run -d registry.aliyuncs.com/google_containers/etcd:3.5.0-0 /usr/local/bin/etcd進入 etcd 容器：
docker ps|grep etcd
docker exec –it <containerid> sh使用
etcd 的使用較為簡單，主要通過 etcdctl 來執(zhí)行日常操作
查看集群
查看 etcd 集群中的所有成員：
$ etcdctl member list --write-out=table輸出：
+------------------+---------+---------+-----------------------+-----------------------+------------+
| ID | STATUS | NAME | PEER ADDRS | CLIENT ADDRS | IS LEARNER |
+------------------+---------+---------+-----------------------+-----------------------+------------+
| 8e9e05c52164694d | started | default | http://localhost:2380 | http://localhost:2379 | false |
+------------------+---------+---------+-----------------------+-----------------------+------------+存儲鍵值對
通過 put 命令用于將指定的值存儲在指定的鍵下。使用方法如下：
$ etcdctl put [key] [value]例如，要存儲鍵為 mykey 和值為 myvalue 的鍵值對，你可以運行：
$ etcdctl put mykey myvalue輸出：
OK這會在 etcd 中創(chuàng)建或更新鍵 mykey 的值為 myvalue。
獲取鍵值對
get 命令用于檢索存儲在指定鍵下的值。使用方法如下：
$ etcdctl get [key]繼續(xù)上面的例子，要獲取 mykey 的值，你可以運行：
$ etcdctl get mykey輸出：
mykey
myvalue觀察鍵值變化
通過 watch 命令可以觀察鍵的變化。當指定的鍵發(fā)生變化（例如更新或刪除）時，會輸出通知。使用方法如下：
$ etcdctl watch [key]例如，要觀察 mykey 的變化，你可以運行：
$ etcdctl watch mykey然后，在另一個終端更新 mykey 操作：
$ etcdctl put mykey newValue
$ etcdctl put mykey newValue2
$ etcdctl put mykey newValue3然后執(zhí)行 watch 命令的終端輸出：
PUT
mykey
newValue
PUT
mykey
newValue2
PUT
mykey
newValue3租約機制
租約（Lease）是一種允許將鍵值對與一個有時間限制的租約關(guān)聯(lián)的機制。租約到期后，與其關(guān)聯(lián)的鍵值對會自動刪除。
這個特性主要用于：保存臨時配置，實現(xiàn)分布式鎖，心跳機制，集群成員管理等場景。
創(chuàng)建租約
使用 lease grant 命令可以創(chuàng)建一個租約：
$ etcdctl lease grant 60輸出：
lease 694d8c03cd2f520c granted with TTL(60s)這個命令會創(chuàng)建一個持續(xù) 60 秒的租約，并且返回一個租約 ID，用于后續(xù)的操作。
列出所有租約
使用 lease list 可以查看所有活躍的租約：
$ etcdctl lease list輸出：
found 1 leases
694d8c03cd2f520c這里列出當前所有活躍的租約
將鍵綁定到租約
使用 --lease=<LEASE_ID> 選項參數(shù)可以把鍵綁定在租約上：
$ etcdctl put mykey myvalue --lease=694d8c03cd2f520c輸出：
OK這個鍵將在租約到期時自動刪除。
保持活躍
使用 lease keep-alive 可以對租約進行續(xù)租：
$ etcdctl lease keep-alive 694d8c03cd2f520c輸出：
lease 694d8c03cd2f5214 keepalived with TTL(60)
lease 694d8c03cd2f5214 keepalived with TTL(60)
lease 694d8c03cd2f5214 keepalived with TTL(60)
# ....這條命令將保持租約活躍，防止其到期。
撤銷租約
使用 lease revoke 可以提前結(jié)束租約：
$ etcdctl lease revoke 694d8c03cd2f520c輸出：
lease 694d8c03cd2f520c revoked這將撤銷租約并刪除所有與之相關(guān)聯(lián)的鍵。
備份和恢復
在 etcd 中，snapshot 功能是一種重要的數(shù)據(jù)保護和恢復機制。它允許你保存 etcd 數(shù)據(jù)庫的當前狀態(tài)，并在需要時從這些快照中恢復數(shù)據(jù)。
創(chuàng)建快照
使用 etcdctl snapshot save 命令可以創(chuàng)建當前的數(shù)據(jù)快照：
$ etcdctl snapshot save snapshot.db輸出：
{"level":"info","ts":"2023-11-25T11:05:38.646873+0800","caller":"snapshot/v3_snapshot.go:65","msg":"created temporary db file","path":"snapshot.db.part"}
{"level":"info","ts":"2023-11-25T11:05:38.652861+0800","logger":"client","caller":"v3@v3.5.10/maintenance.go:212","msg":"opened snapshot stream; downloading"}
{"level":"info","ts":"2023-11-25T11:05:38.653092+0800","caller":"snapshot/v3_snapshot.go:73","msg":"fetching snapshot","endpoint":"127.0.0.1:2379"}
{"level":"info","ts":"2023-11-25T11:05:38.657127+0800","logger":"client","caller":"v3@v3.5.10/maintenance.go:220","msg":"completed snapshot read; closing"}
{"level":"info","ts":"2023-11-25T11:05:38.660291+0800","caller":"snapshot/v3_snapshot.go:88","msg":"fetched snapshot","endpoint":"127.0.0.1:2379","size":"98 kB","took":"now"}
{"level":"info","ts":"2023-11-25T11:05:38.660394+0800","caller":"snapshot/v3_snapshot.go:97","msg":"saved","path":"snapshot.db"}這會將當前 etcd 數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)保存到名為 snapshot.db 的文件中。
恢復數(shù)據(jù)
使用 etcdctl snapshot restore 命令可以從快照文件中恢復數(shù)據(jù)：
$ etcdctl snapshot restore snapshot.db輸出：
2023-11-25T11:06:10+08:00 info snapshot/v3_snapshot.go:260 restoring snapshot {"path": "snapshot.db", "wal-dir": "default.etcd/member/wal", "data-dir": "default.etcd", "snap-dir": "default.etcd/member/snap"}
2023-11-25T11:06:10+08:00 info membership/store.go:141 Trimming membership information from the backend...
2023-11-25T11:06:10+08:00 info membership/cluster.go:421 added member {"cluster-id": "cdf818194e3a8c32", "local-member-id": "0", "added-peer-id": "8e9e05c52164694d", "added-peer-peer-urls": ["http://localhost:2380"]}
2023-11-25T11:06:10+08:00 info snapshot/v3_snapshot.go:287 restored snapshot {"path": "snapshot.db", "wal-dir": "default.etcd/member/wal", "data-dir": "default.etcd", "snap-dir": "default.etcd/member/snap"}這會從 snapshot.db 中恢復數(shù)據(jù)，并且配置新的 etcd 實例。
在 K8S 中創(chuàng)建 etcd
安裝 Helm
首先，安裝 Helm 包管理工具，它主要用于簡化 Kubernetes 應用程序的部署和管理。
添加 bitnami 倉庫
然后將 Bitnami 倉庫添加到你的 Helm 包中：
$ helm repo add bitnami https://charts.bitnami.com/bitnamiBitnami 提供了許多預打包的 K8S 應用和服務，添加它你可以方便的搜索、配置和安裝各種安全可靠的應用。
下載 chart
從 Bitnami 倉庫下載解壓編輯 etcd 的 Helm chart：
$ helm pull bitnami/etcd
$ tar -xvf etcd-6.8.4.tgz
$ vi etcd/values.yaml在本地環(huán)境為了避免產(chǎn)生不必要的數(shù)據(jù)文件，將數(shù)據(jù)持久化設置為 false：
persistence:
## @param persistence.enabled If true, use a Persistent Volume Claim. If false, use emptyDir.
enabled: false這意味著 etcd 數(shù)據(jù)不會被持久化存儲，當 Pod 重啟時數(shù)據(jù)會丟失。
安裝 chart
將 chart 部署到 Kubernetes 集群中：
$ helm install my-release ./etcd執(zhí)行這個命令，Helm 會根據(jù)位于 /etcd 目錄中的 values.yaml 文件和其他 chart 文件，創(chuàng)建一組 Kubernetes 資源來部署 etcd 應用。
啟動 etcd 客戶端
啟動 etcd 客戶端：
$ kubectl run my-release-etcd-client --restart='Never' --image docker.io/bitnami/etcd:3.5.0-debian-10-r94 --env ROOT_PASSWORD=$(kubectl get secret --namespace default my-release-etcd -o jsonpath="{.data.etcd-root-password}" | base64 --decode) --env ETCDCTL_ENDPOINTS="my-release-etcd.default.svc.cluster.local:2379" --namespace default --command -- sleep infinity此命令創(chuàng)建一個 etcd 客戶端 Pod，用于和 etcd 服務進行交互。
驗證
首先查看 Pod：
$ kubectl get pod輸出：
NAME READY STATUS RESTARTS AGE
my-release-etcd-0 1/1 Running 0 7m28s
my-release-etcd-client 1/1 Running 0 74s進入容器：
$ kubectl exec --namespace default -it my-release-etcd-client -- bash存儲鍵：
$ etcdctl --user root:$ROOT_PASSWORD put /message Hello獲取鍵：
$ etcdctl --user root:$ROOT_PASSWORD get /message輸出：
/message
Hello到這里在 K8S 中創(chuàng)建 etcd，從設置環(huán)境、安裝 etcd，到通過客戶端驗證的基本使用到這里就完成了。
