【K8S系列】深入解析etcd

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【K8S系列】深入解析etcd

序言

时间永远是旁观者,所有的过程和结果,都需要我们自己去承担。

文章标记颜色说明:

  • 黄色:重要标题
  • 红色:用来标记结论
  • 绿色:用来标记一级论点
  • 蓝色:用来标记二级论点

Kubernetes (k8s) 是一个容器编排平台,允许在容器中运行应用程序和服务。今天学习一下etcd。

希望这篇文章能让你不仅有一定的收获,而且可以愉快的学习,如果有什么建议,都可以留言和我交流

 专栏介绍

这是这篇文章所在的专栏,欢迎订阅:【深入解析k8s】专栏

简单介绍一下这个专栏要做的事:

主要是深入解析每个知识点,帮助大家完全掌握k8s,以下是已更新的章节

序号 文章
第一讲 深入解析 k8s:入门指南(一)
第二讲 深入解析 k8s:入门指南(二)
第三讲 深入解析Pod对象(一)
第四讲 深入解析Pod对象(二)
第五讲 深入解析无状态服务
第六讲 深入解析有状态服务
第七讲 深入解析控制器

第八讲

深入解析 ReplicaSet
第九讲 深入解析滚动升级
第十讲 深入解析StatefulSet(一)
第十一讲 深入解析StatefulSet(二)
第十二讲 深入解析DaemonSet
第十三讲 深入解析Job

1 基础介绍

1.1 概念介绍

Kubernetes(简称K8s)是一个开源的容器编排平台,用于自动化部署、扩展和管理容器化应用程序。在Kubernetes中,etcd是一个关键组件,用于存储Kubernetes集群中的所有配置数据和状态信息。

本文将介绍etcd的概念、优点、原理和使用方法。

etcd

etcd是一个分布式、高可用性的键值存储系统,由CoreOS开发并开源。它使用Raft算法来保证其高可用性和一致性,并可以在集群中的多个节点上部署。每个etcd节点都包含完整的数据副本,并与其他节点进行复制和同步,以确保数据的一致性和可用性。

在Kubernetes中,etcd存储了所有的Kubernetes对象(如Pod、Service、Deployment等)以及集群的状态信息。Kubernetes的各个组件(如API Server、Controller Manager、Scheduler等)通过etcd进行通信和协调。

1.2 优点介绍

etcd具有以下优点:

  1. 高可用性:etcd使用Raft算法实现了分布式的、高可用性的存储,可以在集群中的多个节点上进行部署,以确保数据的可用性和一致性。

  2. 可靠性:etcd可以持久化存储数据,并使用多版本控制来确保数据的一致性和可靠性。

  3. 简单易用:etcd提供了简单的REST API和命令行工具,使得数据的读写和管理变得非常简单和易用。

1.3 原理介绍

etcd的一些关键原理包括:

  1. 数据模型:etcd中的数据模型是基于键值对的。每个键值对都由一个唯一的键和一个对应的值组成。在Kubernetes中,etcd存储了所有的Kubernetes对象(如Pod、Service、Deployment等)以及集群的状态信息。

  2. 分布式存储etcd使用Raft算法实现了分布式的、高可用性的存储,可以在集群中的多个节点上进行部署,以确保数据的可用性和一致性。每个etcd节点都包含完整的数据副本,并与其他节点进行复制和同步,以确保数据的一致性和可用性。当集群中的某个节点故障时,etcd可以自动重新选举新的主节点,以确保数据的可用性和一致性。

  3. 一致性协议etcd使用Raft算法来保证数据的一致性和可用性。Raft算法是一种分布式一致性算法,用于在分布式系统中实现一致性和可用性。Raft算法将etcd集群分为多个节点,其中一个节点充当领导者(leader),负责处理所有客户端请求,并将写操作复制到其他副本节点中。当领导者节点故障时,其他节点将重新选举新的领导者节点。

  4. 快照和恢复:etcd使用快照机制来定期备份数据,并使用快照来加速恢复过程。当etcd节点启动时,它会从存储在本地磁盘上的快照中恢复数据,以快速重新建立集群状态。

拓展-Raft算法: 

Raft算法是一种分布式一致性算法,用于确保在分布式系统中所有节点的数据保持一致。它由分布式系统研究者Ongaro和Ousterhout在2014年提出,旨在替代Paxos算法。

Raft算法主要包括三个步骤:

  • 选举
  • 日志复制
  • 投票

选举

Raft算法使用一种称为“选举”的过程来选择一个领导者,由该领导者维护数据的一致性。

在选举过程中,每个节点都会发送一个投票请求,其他节点会接收并回复投票

如果一个节点收到大多数节点的投票,则该节点将成为领导者。

日志复制

在选举过程结束后,领导者将开始日志复制过程,即将新数据同步到所有节点。

在日志复制过程中,领导者将向其他节点发送新数据,其他节点将接收并将新数据添加到自己的日志中。

投票

在日志复制过程结束后,Raft算法将使用投票来确定哪个节点是领导者。

每个节点都会发送一个投票请求,其他节点会接收并回复投票。如果一个节点收到大多数节点的投票,则该节点将成为领导者。

2 使用介绍

使用etcd需要了解以下几个方面:

  1. 安装etcd:可以从官方网站下载etcd二进制文件并安装,也可以通过Docker容器运行etcd。

  2. 启动etcd集群:可以通过etcdctl命令行工具或API来启动etcd集群。

  3. 数据读写:可以使用etcdctl命令行工具或API来读写etcd中的数据。例如,可以使用etcdctl get命令来获取存储在etcd中的值,使用etcdctl put命令来将值存储到etcd中。

  4. 集群管理:可以使用etcdctl命令行工具或API来管理etcd集群。例如,可以使用etcdctl member命令来列出集群中的成员节点。

3 在 Kubernetes 中的作用

它可以用来存储 Kubernetes 集群中的所有配置数据,包括:

  • 服务发现
  • 分布式锁定
  • 集群调度
  • 高可用性
  • 存储资源状态:方便 Kubernetes 集群中的组件之间进行通信,以及实现高可用性,以确保 Kubernetes 集群的可用性
  • 跟踪集群状态:方便便检测错误和故障,以及跟踪用户请求,以便 Kubernetes 集群可以做出正确的响应。

等功能所需的所有元数据,从而确保 Kubernetes 集群的可用性。

4 总结 

在Kubernetes中,etcd是一个关键组件,因此需要注意一些使用注意事项。

例如,不要直接修改etcd中存储的Kubernetes对象,而是应该通过Kubernetes API Server来修改。

此外,要确保etcd的高可用性和一致性,应该在Kubernetes集群中使用多个etcd节点,并对其进行适当地配置和管理。

总之,etcd是Kubernetes中非常重要的一个组件,它负责存储Kubernetes集群的所有配置数据和状态信息

了解etcd的概念、优点、原理和使用方法,对于学习和使用Kubernetes来说都非常重要。

一句话总结一下etcd:

etcd 是一种持久化的分布式键值存储,它可以用来存储 Kubernetes 集群中的所有配置数据。

etcd今天就先讲到这里,下次见

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