【ETCD】ETCD 架构揭秘：内部各组件概览

ETCD 的主要组件及它们之间的关联关系如下：

1. Client（客户端）

• 作用：客户端通过 gRPC 协议与 ETCD 服务器进行通信，发送请求（例如键值存储、查询、删除等操作）。
• 关联：客户端通过 gRPC 接口将请求发送到 ETCD 服务器。

2. gRPC 接口

• 作用：gRPC 是 ETCD 对外提供服务的通信接口，负责接收客户端请求并将请求交给 ETCD 服务的主循环进行处理。
• 关联：gRPC 接口是客户端与 ETCD 服务主循环的桥梁，提供了高效的 RPC 通信机制。

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3. Etcd Server Main Loop（ETCD 主循环）

• 作用：ETCD 的主循环负责处理客户端请求，包括键值存储、事务操作等。它会将请求进一步传递给 Raft 模块或 MVCC 存储层。
• 关联：
  • 将写请求交给 Raft 模块 处理。
  • 通过 MVCC 管理键值数据的版本。
  • 数据持久化到 WAL 和 BoltDB。

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4. Raft（共识模块）

• 作用：Raft 是 ETCD 实现分布式一致性的核心模块，它确保所有节点（Leader 和 Follower）之间的数据一致。
  • 处理写操作：Leader 节点接收请求并将其同步给其他 Peer 节点。
  • 数据复制：将操作日志同步到集群中的其他节点。
  • 管理节点状态：选举 Leader、故障恢复等。
• 关联：
  • 通过 Raft HTTP（P2P） 与其他 Peer Etcd Nodes 进行日志同步。
  • 操作日志被存储到 Write Ahead Log（WAL）。
  • 成功的操作通过 MVCC 应用到存储中。

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5. Peer Etcd Nodes（ETCD 集群节点）

• 作用：集群中的其他 ETCD 节点（Peer Nodes）与 Leader 节点进行同步，确保数据副本的一致性。
• 关联：
  • 通过 Raft HTTP（P2P） 与 Leader 节点通信，接收日志复制。
  • 确保每个节点的数据和状态保持一致。
  • 从 Raft 接收到的操作会存储到本地的 WAL 和 BoltDB。

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6. MVCC（多版本并发控制）

• 作用：MVCC 是 ETCD 的数据存储机制，管理键值对及其多个版本。每次修改键值对时，都会生成一个新的版本。
• 关联：
  • 数据修改请求通过 Raft 模块 确认后，会被提交给 MVCC。
  • MVCC 数据最终会持久化存储到 BoltDB。
  • MVCC 通过 版本号（revision） 记录数据的历史。

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7. Write Ahead Log（WAL）

• 作用：WAL 记录所有写操作的日志，保证数据在崩溃时的持久化和恢复。
  • 在操作提交到存储（BoltDB）之前，先写入 WAL。
  • 日志可以用于崩溃恢复。
• 关联：
  • Raft 模块的操作日志首先写入 WAL，保证数据不会丢失。
  • WAL 日志之后被应用到 MVCC 和 BoltDB，实现数据的最终存储。

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8. BoltDB（持久化存储）

• 作用：BoltDB 是 ETCD 的底层存储引擎，它将 MVCC 数据持久化存储到磁盘，提供高效的键值查询和事务支持。
• 关联：
  • WAL 中的操作日志最终会被写入 BoltDB。
  • MVCC 的数据版本和键值存储都依赖于 BoltDB 进行持久化。

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总结：组件之间的关联关系

1. 客户端 通过 gRPC 接口 与 ETCD 服务通信。
2. ETCD 主循环 处理客户端请求，涉及 Raft 和 MVCC。
3. Raft 模块：
   • 负责数据的一致性，将操作日志复制到其他 Peer Etcd Nodes。
   • 日志操作会先存储到 WAL。
4. WAL 记录操作日志，提供数据恢复支持。
5. MVCC 处理数据的多版本存储，并最终将数据写入 BoltDB。
6. BoltDB 持久化 MVCC 数据，提供数据存储和查询功能。
7. Peer Etcd Nodes 通过 Raft 协议与 Leader 节点同步数据，保持集群一致性。