3. etcd 数据模型：键值存储逻辑、版本号（revision）、租约（lease）、watch机制、MVCC多版本并发控制

etcd 是一个强一致性的分布式键值存储系统，其底层数据模型围绕 MVCC（多版本并发控制） 构建。理解这一模型是掌握备份、恢复与蓝绿发布回滚策略的基础。本章将深入剖析 etcd 的核心数据组件及其交互逻辑。

3.1 键值存储逻辑与 MVCC 架构

etcd 的存储层并非简单的覆盖式写入，而是采用 追加写（Append-Only） 的方式。每次对键的修改都会生成一个新的版本记录，旧版本数据不会被立即删除，而是保留以供历史查询或 Watch 机制使用。这种设计即为 MVCC。

下图展示了 etcd 的 MVCC 存储架构，包含从客户端请求到后端持久化的完整链路：

3.2 版本号（revision）

版本号是 etcd MVCC 的核心元数据。它是一个全局单调递增的整数，每次事务提交时自增 1。每个键值对在创建或更新时，都会关联一个 revision。

3.3 租约（Lease）

租约是 etcd 中用于实现 键的自动过期与心跳保活 的机制。一个租约有一个 TTL（生存时间），关联到该租约的所有键会在租约过期时被自动删除。

• 创建租约： 客户端通过 LeaseGrant 创建一个租约，指定 TTL（单位：秒）。
• 关联键： 执行 Put 操作时，通过 WithLease 选项将键绑定到指定租约 ID。
• 续约（KeepAlive）： 客户端定期发送心跳，刷新租约的 TTL，防止键被自动删除。
• 租约过期： 如果租约到期且未续约，etcd 会异步删除该租约下所有关联的键。

3.4 Watch 机制

Watch 是 etcd 实现 事件驱动 的核心能力。客户端可以监听某个键或某个前缀（prefix）的变更事件，当数据发生变化时，etcd 会实时推送事件通知。

Watch 的工作流程如下：

1. 创建 Watch： 客户端发起 Watch 请求，指定监听的键或前缀，以及起始 revision。
2. 事件推送： 当被监听的键发生 Put、Delete 操作时，etcd 将事件（包含 key、value、type、revision）推送给客户端。
3. 历史事件回放： 如果指定了起始 revision，etcd 会从该 revision 开始，将历史事件按顺序推送给客户端，确保不丢失变更。
4. 长连接维持： Watch 基于 gRPC 流式连接，客户端无需轮询，etcd 主动推送。

下图展示了 Watch 机制中客户端与 etcd 服务端的交互流程：

3.5 多版本并发控制（MVCC）总结

etcd 的 MVCC 实现将上述组件有机整合，形成了一套高效、可靠的存储引擎。下表总结了各组件在 MVCC 中的角色：