📚 课程目录第1章 etcd基础架构与核心概念

1. etcd 基础架构与核心概念

etcd 是一个分布式、可靠的键值存储系统，用于服务发现、共享配置及分布式协调。理解其基础架构与核心概念是进行策略评审、故障排查与权限变更的前提。本章聚焦于构成 etcd 基石的四项核心机制：Raft 共识算法、键值存储模型、Watch 机制与Lease 机制。

Raft 是 etcd 分布式一致性的核心，它通过选举领导者（Leader）并复制日志来保证集群数据的一致性。Raft 将节点角色分为三种：Leader、Follower 和 Candidate。

  关键指标： 集群正常工作时，所有写入请求必须由 Leader 处理；Leader 将日志条目复制到多数节点（Quorum）后，才视为提交成功。Quorum = N/2 + 1（N 为集群节点数）。

角色	职责	状态转换条件
Leader	处理所有客户端写入请求；管理日志复制；发送心跳	获得多数票后从 Candidate 转换
Follower	被动响应 Leader 和 Candidate 的 RPC 请求	启动时默认状态；收到合法心跳保持
Candidate	发起选举，请求其他节点投票	Follower 选举超时后转换

故障排查要点： 当集群出现 Leader 频繁切换或写入超时时，应优先检查网络延迟、磁盘 I/O 以及节点时钟同步。Raft 对网络分区敏感，多数节点不可用将导致集群不可写入。

etcd 采用分层键值存储模型，所有数据以 key-value 形式存储，并支持按前缀或范围查询。键空间是一个扁平的目录树结构，每个键关联一个值（Value）和一个修订版本号（Revision）。

  运维提示： 键空间过大或历史版本未及时压缩会导致 etcd 性能下降。建议设置 --auto-compaction-retention 参数（如 1h）自动清理旧版本。

Watch 是 etcd 实现事件驱动架构的核心。客户端可以通过 Watch API 监听特定键或前缀的变化，当键值发生创建、更新或删除时，etcd 会实时推送事件通知。

最佳实践： 生产环境中，Watch 客户端应实现重连逻辑，并使用 WithRev 指定起始版本号，避免丢失事件。前缀 Watch 比单键 Watch 更高效，适合服务发现场景。

Lease（租约）是 etcd 实现分布式锁、服务心跳和临时节点的基础。Lease 是一个带有 TTL（生存时间）的租约，客户端需要定期续约（KeepAlive），否则租约到期后关联的键值会被自动删除。

  关键参数： 默认 TTL 为 60 秒，可通过 --lease-checkpoint-interval 和 --lease-recheck-interval 调整检查频率。短 TTL 适合快速故障检测，但会增加续约开销。

故障排查要点： 如果服务频繁掉线，检查客户端 KeepAlive 间隔是否大于 TTL，或网络延迟导致续约失败。Lease 过期后键值被删除，可能导致服务发现中断。