【Etcd 】Etcd 详解以及安装教程

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

文章目录

一、Etcd 是什么？分布式系统的 “大脑”

Etcd 是一个分布式、高可用、强一致性的键值存储系统，由 CoreOS 公司开发（后被 CNCF 托管）。它的核心价值在于解决分布式系统中的配置共享、服务发现、分布式锁、选主等场景，堪称分布式系统的 “神经中枢”。

和同类产品（如 ZooKeeper）相比，Etcd 有几个显著优势：

• 轻量级：部署简单，资源占用少，适合云原生微服务架构。
• 强一致性：基于 Raft 算法保证分布式数据的强一致性，这在金融、电商等对数据一致性要求高的领域至关重要。
• 实时感知：客户端通过 “长连接 + Watch 机制”，能实时感知数据变化，让服务发现、配置更新更及时。
• 生态完善：与 Kubernetes、Docker Swarm 等云原生项目深度集成，是云原生技术栈的核心组件。

二、Etcd 核心概念：理解分布式存储的 “语言”

在动手用 Etcd 之前，先理清几个核心概念，能让你用起来更得心应手。

1. 键值对（Key-Value）

Etcd 最基础的存储单元是键值对，键（Key）是唯一的，值（Value）可以是任意二进制数据（通常存 JSON、字符串等）。比如可以用/config/db/host作为键，存储数据库主机地址。

2. Raft 算法

Etcd 基于Raft 一致性算法实现分布式数据同步。简单来说，Raft 通过 “领导者（Leader）选举、日志复制、安全约束” 三个阶段，保证集群中所有节点的数据最终一致。这也是 Etcd 能在分布式场景下保证数据可靠的核心。

3. Watch 机制

Etcd 支持客户端长连接监听键的变化（Watch）。当某个键的值被修改时，所有 Watch 该键的客户端会立即收到通知，这让 “服务发现自动更新”“配置实时推送” 成为可能。

4. 租约（Lease）

租约是 Etcd 实现 ** 临时节点（如服务注册实例）** 的关键。客户端可以为某个键申请租约，若租约过期（客户端心跳中断），对应的键会被自动删除，这在服务发现中用于 “自动剔除故障节点” 非常有用。

三、Etcd 安装：从单节点到集群

Etcd 的安装方式很灵活，我们先从单节点安装入手，再扩展到集群部署。

方式 1：系统包管理器安装（以 Ubuntu 为例）

这种方式最适合快速体验 Etcd：

 

# 安装Etcd
sudo apt-get update
sudo apt-get install etcd -y# 启动Etcd服务
sudo systemctl start etcd# 设置开机自启
sudo systemctl enable etcd

安装完成后，Etcd 默认会在localhost:2379提供 HTTP API 服务，localhost:2380用于集群内部通信。

方式 2：二进制包安装（适合生产环境定制）

如果需要指定版本或更灵活的配置，二进制包安装是更好的选择：

步骤 1：下载二进制包

从Etcd 官方 Release 页面下载对应系统的二进制包，比如：

 

# 下载并解压（以v3.5.9为例）
wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.5.9/etcd-v3.5.9-linux-amd64.tar.gz
tar -zxvf etcd-v3.5.9-linux-amd64.tar.gz
cd etcd-v3.5.9-linux-amd64/

步骤 2：启动单节点 Etcd

 

# 前台启动（方便查看日志）
./etcd --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 --advertise-client-urls http://localhost:2379

步骤 3：配置为系统服务（可选）

为了让 Etcd 能后台运行并开机自启，我们可以创建 systemd 服务文件：

 

sudo vim /etc/systemd/system/etcd.service

在文件中写入以下内容：

 

[Unit]
Description=Etcd Distributed Key-Value Store
After=network.target[Service]
Type=simple
ExecStart=/path/to/etcd/etcd --listen-client-urls http://0.0.0.0:2379 --advertise-client-urls http://localhost:2379
Restart=on-failure
RestartSec=5[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后启动并设置开机自启：

 

sudo systemctl daemon-reload
sudo systemctl start etcd
sudo systemctl enable etcd

方式 3：Docker 安装（容器化部署）

在容器化环境中，用 Docker 运行 Etcd 也很方便：

 

docker run -d \--name etcd \-p 2379:2379 \-p 2380:2380 \--env ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS=http://localhost:2379 \--env ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS=http://0.0.0.0:2379 \quay.io/coreos/etcd:v3.5.9

验证安装是否成功

安装完成后，我们可以用 Etcd 的命令行工具etcdctl验证：

 

# 查看Etcd版本
etcdctl version# 写入一个键值对
etcdctl put /hello "world"# 读取键值对
etcdctl get /hello# 监听键的变化（另开一个终端执行put操作，这里会实时收到通知）
etcdctl watch /hello

如果能正常写入、读取和监听，说明 Etcd 安装成功。

四、Etcd 实战：从基础操作到场景化应用

光装好了还不够，我们通过几个场景，看看 Etcd 在实际开发中怎么用。

示例 1：基础键值操作（命令行 + API）

Etcd 的命令行工具etcdctl提供了丰富的操作命令：

 

# 写入键值
etcdctl put /config/app/name "my-service"
etcdctl put /config/app/port "8080"# 读取键值（单个键）
etcdctl get /config/app/name# 读取键值（前缀查询）
etcdctl get /config/app --prefix# 删除键值
etcdctl del /config/app/port# 批量删除（前缀删除）
etcdctl del /config/app --prefix

如果是编程场景，我们可以用 Etcd 的客户端 SDK（如 Go、Python、Java 等）操作。以 Go 语言为例：

 

package mainimport ("context""fmt""go.etcd.io/etcd/client/v3"
)func main() {// 创建Etcd客户端cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints:   []string{"localhost:2379"},DialTimeout: 5 * time.Second,})if err != nil {panic(err)}defer cli.Close()// 写入键值_, err = cli.Put(context.TODO(), "/config/db/host", "127.0.0.1")if err != nil {panic(err)}// 读取键值resp, err := cli.Get(context.TODO(), "/config/db/host")if err != nil {panic(err)}for _, kv := range resp.Kvs {fmt.Printf("键：%s，值：%s\n", kv.Key, kv.Value)}// 监听键变化rch := cli.Watch(context.TODO(), "/config/db/host")for wresp := range rch {for _, ev := range wresp.Events {fmt.Printf("事件类型：%s，键：%s，值：%s\n", ev.Type, ev.Kv.Key, ev.Kv.Value)}}
}

示例 2：服务发现场景（临时节点 + Watch）

在微服务架构中，服务实例需要 “自动注册” 和 “自动发现”，Etcd 的租约和 Watch 机制可以完美实现：

 

package mainimport ("context""flag""go.etcd.io/etcd/client/v3""go.etcd.io/etcd/client/v3/concurrency""log""time"
)var (etcdEndpoints = flag.String("etcd-endpoints", "localhost:2379", "Etcd endpoints")svcName       = flag.String("service-name", "user-service", "服务名称")svcAddr       = flag.String("service-addr", "192.168.1.100:8080", "服务地址")
)func main() {flag.Parse()// 创建Etcd客户端cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints:   []string{*etcdEndpoints},DialTimeout: 5 * time.Second,})if err != nil {log.Fatal(err)}defer cli.Close()// 创建租约（TTL为10秒，客户端需每10秒内发心跳续约）lease, err := concurrency.NewLease(cli, 10)if err != nil {log.Fatal(err)}defer lease.Revoke(context.TODO())// 基于租约创建临时节点（服务注册）kv := clientv3.NewKV(cli)key := fmt.Sprintf("/services/%s/%s", *svcName, *svcAddr)_, err = kv.Put(context.TODO(), key, "online", clientv3.WithLease(lease.ID()))if err != nil {log.Fatal(err)}log.Printf("服务 %s 注册成功，地址：%s\n", *svcName, *svcAddr)// 模拟服务运行，定期续约go func() {for {time.Sleep(5 * time.Second) // 每5秒续约一次if _, err := lease.KeepAliveOnce(context.TODO()); err != nil {log.Printf("续约失败：%v\n", err)}}}()// 另一个goroutine：监听服务列表变化（服务发现）go func() {rch := cli.Watch(context.TODO(), fmt.Sprintf("/services/%s", *svcName), clientv3.WithPrefix())for wresp := range rch {for _, ev := range wresp.Events {svcAddr := string(ev.Kv.Key[len(fmt.Sprintf("/services/%s/", *svcName)):])if ev.Type == clientv3.EventTypePut {log.Printf("服务上线：%s\n", svcAddr)} else {log.Printf("服务下线：%s\n", svcAddr)}}}}()// 保持程序运行select {}
}

这个例子中，服务实例启动时会在 Etcd 中注册一个 “临时节点”（基于租约），并通过 Watch 机制实时感知同服务的其他实例上线 / 下线，完美实现了服务发现。

示例 3：分布式锁场景（保证操作原子性）

在分布式任务调度、资源竞争等场景中，分布式锁是必备工具，Etcd 的etcdctl和 SDK 都支持分布式锁：

 

package mainimport ("context""log""time""go.etcd.io/etcd/client/v3""go.etcd.io/etcd/client/v3/concurrency"
)func main() {cli, err := clientv3.New(clientv3.Config{Endpoints:   []string{"localhost:2379"},DialTimeout: 5 * time.Second,})if err != nil {log.Fatal(err)}defer cli.Close()// 创建分布式锁s, err := concurrency.NewSession(cli)if err != nil {log.Fatal(err)}defer s.Close()mu := concurrency.NewMutex(s, "/locks/task-distribute")// 加锁if err := mu.Lock(context.TODO()); err != nil {log.Fatal(err)}log.Println("获取到分布式锁，开始执行临界区逻辑...")// 模拟临界区操作time.Sleep(10 * time.Second)// 解锁if err := mu.Unlock(context.TODO()); err != nil {log.Fatal(err)}log.Println("释放分布式锁，临界区逻辑执行完毕")
}

通过分布式锁，我们可以保证 “同一时间只有一个节点执行临界区逻辑”，避免分布式场景下的数据竞争。

五、Etcd 工程化实践：那些你该知道的细节

1. 集群部署（保证高可用）

生产环境中，Etcd 通常以集群形式部署（至少 3 个节点）。以下是一个简单的集群启动示例：

 

# 节点1
./etcd --name node1 --data-dir node1 --listen-client-urls http://192.168.1.101:2379 --advertise-client-urls http://192.168.1.101:2379 --listen-peer-urls http://192.168.1.101:2380 --initial-advertise-peer-urls http://192.168.1.101:2380 --initial-cluster node1=http://192.168.1.101:2380,node2=http://192.168.1.102:2380,node3=http://192.168.1.103:2380 --initial-cluster-token etcd-cluster-1 --initial-cluster-state new# 节点2（类似节点1，修改name、data-dir、IP）
./etcd --name node2 --data-dir node2 --listen-client-urls http://192.168.1.102:2379 --advertise-client-urls http://192.168.1.102:2379 --listen-peer-urls http://192.168.1.102:2380 --initial-advertise-peer-urls http://192.168.1.102:2380 --initial-cluster node1=http://192.168.1.101:2380,node2=http://192.168.1.102:2380,node3=http://192.168.1.103:2380 --initial-cluster-token etcd-cluster-1 --initial-cluster-state new# 节点3（类似节点1，修改name、data-dir、IP）
./etcd --name node3 --data-dir node3 --listen-client-urls http://192.168.1.103:2379 --advertise-client-urls http://192.168.1.103:2379 --listen-peer-urls http://192.168.1.103:2380 --initial-advertise-peer-urls http://192.168.1.103:2380 --initial-cluster node1=http://192.168.1.101:2380,node2=http://192.168.1.102:2380,node3=http://192.168.1.103:2380 --initial-cluster-token etcd-cluster-1 --initial-cluster-state new

2. 性能与监控

• 性能调优：Etcd 的性能受磁盘 IO、网络延迟影响较大，生产环境建议使用 SSD 磁盘，并合理配置--snapshot-count（快照触发的键数量）、--auto-compaction-retention（自动压缩时间）等参数。
• 监控集成：Etcd 暴露了丰富的 metrics（通过--metrics-addr配置），可以接入 Prometheus+Grafana 进行监控，及时发现集群异常。