（第四章）容器化思维(续)

本文主要是介绍（第四章）容器化思维(续)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

文章目录

- 1.etcd原理简介
- 2.etcd数据存储原理
- 3.Raft算法关键内容理解

1.etcd原理简介

etcd作为一个分布式键值存储系统，解决了分布式场景中的数据一致性问题，为服务发现提供了一个稳定、高可用的消息注册仓库，为以微服务协同工作的架构提供了无限的可能。
etcd的架构，如图4-24
（1）HTTP Server：处理用户的API请求，处理其它etcd节点的同步与心跳信息请求
（2）Store：是etcd对用户提供的大多数API功能的具体实现
（3）Raft：强一致性算法的具体实现，是etcd的核心
（4）WAL：即Write Ahead Log(预写式日志)，他是etcd的数据存储方式，除了在内存中存有所有数据的状态以及节点的索引日志外，etcd还通过WAL进行持久化存储。
（5）Entry是存储的具体日志的内容，Snapshot是为了防止数据过多而进行的状态快照；

一个用户的请求会由HTTP server转发给Store进行具体的事务处理。
若是节点的修改，则交给Raft模块进行状态的变更、日志的记录；
然后再同步给别的etcd节点以确认数据提交，最后进行数据的提交，再次同步；

集群化应用与实现原理
（1）etcd是一个高可用的键值存储系统，天生就是为集群化而设计的。
etcd一般部署集群推荐奇数个点
（2）集群启动的3种方案：静态配置启动，etcd自身服务发现，通过DNS进行服务发现
（3）运行时重构使得etcd集群无须重启即可修改集群的配置；在配置etcd集群数量时，至少配置3个核心节点，配置述目越多，可用性越强；
（4）etcd的节点都是实时同步的，每个节点上都存储了所有的信息
（5）Proxy模式下的etcd作为一个反向代理把客户的请求转发给可用的etcd集群。
Proxy并不是直接加入到符合强一致性的etcd集群中的，它没有增加集群的可靠性，也没有降低集群的写入性能。
为什么要有Proxy模式而不是直接增加etcd核心节点呢？
因为etcd每增加一个核心节点peer，都会给Leader节点增加一定程度的负担(网络，CPU，负载)。每次增加信息的变化都需要进行同步备份，增加一个轻量级的Proxy模式etcd节点就是对直接增加etcd节点的一个有效的替代。

2.etcd数据存储原理

etcd存储分为内存存储和持久化(硬盘)存储两部分。
（1）内存中的存储：顺序化地记录所有用户对节点数据变更的记录，对数据进行索引，建堆等方便查询的操作
（2）WAL：对数据进行持久化的存储
etcd的持久化存储目录有2个：
（1）WAL：存储着所有事务的变化记录，在数据的修改提交之前，都要先写入到WAL中。使用WAL进行数据的存储，使得etcd能够故障快速恢复，数据回滚或重做
（2）Snapshot：用于存储某一个时刻etcd所有目录的数据

3.Raft算法关键内容理解

Raft中的一个任期是啥意思？
定义：从某一次竞选开始到下一次竞选开始。
若Follower接收不到Leader节点心跳，就会结束当前任期，变为Candidate发起竞选
Raft状态机是如何切换的？
Raft刚刚开始运行时，节点默认进入到Follower的状态，等待Leader发来心跳信息
如何保证最短时间内竞选出Leader，以防止竞选冲突
在Candidate状态下有个心跳超时，这是个随机值。在时间差内，若Candidate1收到的竞选信息比自己发起的竞选信息的任期要大，那么Candidate1就会投票给Candidate2
如何防止遗漏数据的节点成为Leader？
若发起竞争的节点在上一个任期中保存的已提交的数据不完整，节点就会拒绝投票给他
Raft某个节点宕机后会如何？
（1）若是Follower节点宕机，集群基本不受影响
（2）若是Leader节点宕机，则开启竞选机制
为什么Raft短发在确定可用节点数量时不需要考虑拜占庭将军问题？
（1）拜占庭将军问题指出：允许n个节点宕机还能提供正常服务的分布式架构，需要的总结点数量为3n+1，而raft只需要2n+1。
原因是：拜占庭将军问题中存在数据欺骗的现象，而etcd中假设的所有节点都是诚实的
（2）etcd严格限制Leader到Follower这样的数据流向，以保证数据一致性不出错
用户从集群中哪个节点读写数据？
所有用户更新的数据请求都是最先由Leader获得并保存下来，然后通知其它节点将其保存，等到大多数节点反馈时，一个已提交的数据项才是Raft真正稳定存储下来的数据项。
etcd实现的Raft算法的性能？
单实例节点每秒1千次数据写入。
节点增加，网络延迟会对数据同步造成影响；由于每个节点都能处理用户的读请求，所以读性能会提升。
etcd的API
etcd中处理API的包称之为Store，该API都是对etcd存储的键值进行操作。