Docker系列 | 分布式数据库etcd
1、什么是 etcd
etcd 是 CoreOS 团队于 2013 年 6 月发起的开源项目，它的目标是构建一个高可用的分布式键值（key-value）数据库，基于 Go 语言实现。我们知道，在分布式系统中，各种服务的配置信息的管理分享，服务的发现是一个很基本同时也是很重要的问题。CoreOS 项目就希望基于 etcd 来解决这一问题。
etcd 目前在 github.com/coreos/etcd 进行维护。
受到 Apache ZooKeeper 项目和 doozer 项目的启发，etcd 在设计的时候重点考虑了下面四个要素：
- 简单：支持 REST 风格的 HTTP+JSON API
- 安全：支持 HTTPS 方式的访问
- 快速：支持并发 1k/s 的写操作
- 可靠：支持分布式结构，基于 Raft 的一致性算法
注：Apache ZooKeeper 是一套知名的分布式系统中进行同步和一致性管理的工具。 注：doozer 则是一个一致性分布式数据库。 注：Raft 是一套通过选举主节点来实现分布式系统一致性的算法，相比于大名鼎鼎的 Paxos 算法，它的过程更容易被人理解，由 Stanford 大学的 Diego Ongaro 和 John Ousterhout 提出。更多细节可以参考 raftconsensus.github.io。
一般情况下，用户使用 etcd 可以在多个节点上启动多个实例，并添加它们为一个集群。同一个集群中的 etcd 实例将会保持彼此信息的一致性。
2、安装
etcd 基于 Go 语言实现，因此，用户可以从 项目主页 下载源代码自行编译，也可以下载编译好的二进制文件，甚至直接使用制作好的 Docker 镜像文件来体验。
2.1 二进制文件方式下载
编译好的二进制文件都在 github.com/coreos/etcd/releases 页面，用户可以选择需要的版本，或通过下载工具下载。
例如，下面的命令使用 curl 工具下载压缩包，并解压。
curl -L https://github.com/coreos/etcd/releases/download/v2.0.0-rc.1/etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz -o etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz
tar xzvf etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64.tar.gz
cd etcd-v2.0.0-rc.1-linux-amd64解压后，可以看到文件包括
$ ls
etcd etcdctl etcd-migrate README-etcdctl.md README.md其中 etcd 是服务主文件，etcdctl 是提供给用户的命令客户端，etcd-migrate 负责进行迁移。
推荐通过下面的命令将三个文件都放到系统可执行目录 /usr/local/bin/ 或 /usr/bin/。
$ sudo cp etcd* /usr/local/bin/运行 etcd，将默认组建一个两个节点的集群。数据库服务端默认监听在 2379 和 4001 端口，etcd 实例监听在 2380 和 7001 端口。显示类似如下的信息：
此时，可以使用 etcdctl 命令进行测试，设置和获取键值 testkey: "hello world"，检查 etcd 服务是否启动成功：
$ ./etcdctl set testkey "hello world"
hello world
$ ./etcdctl get testkey
hello world说明 etcd 服务已经成功启动了。
当然，也可以通过 HTTP 访问本地 2379 或 4001 端口的方式来进行操作，例如查看 testkey 的值：
$ curl -L http://localhost:4001/v2/keys/testkey{"action":"get","node":{"key":"/testkey","value":"hello world","modifiedIndex":3,"createdIndex":3}}2.2 Docker 镜像方式下载
镜像名称为 quay.io/coreos/etcd:v2.0.0_rc.1，可以通过下面的命令启动 etcd 服务监听到 4001 端口。
$ sudo docker run -p 4001:4001 -v /etc/ssl/certs/:/etc/ssl/certs/ quay.io/coreos/etcd:v2.0.0_rc.13、使用 etcdctl
etcdctl 是一个命令行客户端，它能提供一些简洁的命令，供用户直接跟 etcd 服务打交道，而无需基于 HTTP API 方式。这在某些情况下将很方便，例如用户对服务进行测试或者手动修改数据库内容。我们也推荐在刚接触 etcd 时通过 etcdctl 命令来熟悉相关的操作，这些操作跟 HTTP API 实际上是对应的。
etcd 项目二进制发行包中已经包含了 etcdctl 工具，没有的话，可以从 github.com/coreos/etcd/releases 下载。
etcdctl 支持如下的命令，大体上分为数据库操作和非数据库操作两类，后面将分别进行解释。
$ etcdctl -h
NAME:
etcdctl - A simple command line client for etcd.
USAGE:
etcdctl [global options] command [command options] [arguments...]
VERSION:
2.0.0-rc.1
COMMANDS:
backup backup an etcd directory
mk make a new key with a given value
mkdir make a new directory
rm remove a key
rmdir removes the key if it is an empty directory or a key-value pair
get retrieve the value of a key
ls retrieve a directory
set set the value of a key
setdir create a new or existing directory
update update an existing key with a given value
updatedir update an existing directory
watch watch a key for changes
exec-watch watch a key for changes and exec an executable
member member add, remove and list subcommands
help, h Shows a list of commands or help for one command
GLOBAL OPTIONS:
--debug output cURL commands which can be used to reproduce the request
--no-sync don't synchronize cluster information before sending request
--output, -o 'simple' output response in the given format (`simple` or `json`)
--peers, -C a comma-delimited list of machine addresses in the cluster (default: "127.0.0.1:4001")
--cert-file identify HTTPS client using this SSL certificate file
--key-file identify HTTPS client using this SSL key file
--ca-file verify certificates of HTTPS-enabled servers using this CA bundle
--help, -h show help
--version, -v print the version3.1 数据库操作
数据库操作围绕对键值和目录的 CRUD （符合 REST 风格的一套操作：Create）完整生命周期的管理。
etcd 在键的组织上采用了层次化的空间结构（类似于文件系统中目录的概念），用户指定的键可以为单独的名字，如 testkey，此时实际上放在根目录 / 下面，也可以为指定目录结构，如 cluster1/node2/testkey，则将创建相应的目录结构。
注：CRUD 即 Create, Read, Update, Delete，是符合 REST 风格的一套 API 操作。
3.1.1 set
指定某个键的值。例如
$ etcdctl set /testdir/testkey "Hello world"Hello world支持的选项包括：
--ttl '0' 该键值的超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时--swap-with-value value 若该键现在的值是 value，则进行设置操作--swap-with-index '0' 若该键现在的索引值是指定索引，则进行设置操作3.1.2 get
获取指定键的值。例如
$ etcdctl set testkey hello
hello
$ etcdctl update testkey world
world当键不存在时，则会报错。例如
$ etcdctl get testkey2
Error: 100: Key not found (/testkey2) [1]支持的选项为
--sort 对结果进行排序 --consistent 将请求发给主节点，保证获取内容的一致性3.1.3 update
当键存在时，更新值内容。例如
$ etcdctl set testkey hello
hello
$ etcdctl update testkey world
world当键不存在时，则会报错。例如
$ etcdctl update testkey2 world
Error: 100: Key not found (/testkey2) [1]支持的选项为
--ttl '0' 超时时间（单位为秒），不配置（默认为 0）则永不超时3.3 命令选项
--debug输出 cURL 命令，显示执行命令的时候发起的请求--no-sync发出请求之前不同步集群信息--output, -o 'simple'输出内容的格式 (simple为原始信息，json为进行json格式解码，易读性好一些)--peers, -C指定集群中的同伴信息，用逗号隔开 (默认为: “127.0.0.1:4001”)--cert-fileHTTPS 下客户端使用的 SSL 证书文件--key-fileHTTPS 下客户端使用的 SSL 密钥文件--ca-file服务端使用 HTTPS 时，使用 CA 文件进行验证--help, -h显示帮助命令信息--version, -v打印版本信息