寫作背景
互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用經(jīng)歷了從早期單一架構(gòu)到垂直架構(gòu)，再到分布式架構(gòu)的技術(shù)發(fā)展過程。在業(yè)務(wù)體系不斷發(fā)展變化，用戶體量和性能要求遠(yuǎn)非傳統(tǒng)行業(yè)所能比擬的當(dāng)下，越來越多的公司跨入了分布式、云原生架構(gòu)的行列，分布式架構(gòu)成為主流趨勢。
但分布式架構(gòu)系統(tǒng)面臨著一些與生俱來的問題，比如部署復(fù)雜、響應(yīng)時(shí)間長、運(yùn)維復(fù)雜等，其中根本的是多個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)共享問題。面對這些問題，你可以選擇自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)可靠的共享存儲(chǔ)來同步信息，或者是依賴一個(gè)可靠的共享存儲(chǔ)服務(wù)。
至于可靠的共享存儲(chǔ)服務(wù)，etcd是一個(gè)優(yōu)秀的可選項(xiàng)。etcd是一款分布式存儲(chǔ)中間件，使用Go語言編寫，并通過raft一致性算法處理和確保分布式一致性，解決了分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)一致性的問題。
etcd在分布式架構(gòu)和云原生時(shí)代落地實(shí)踐；作為一款分布式、可靠的鍵值存儲(chǔ)組件，etcd常用于微服務(wù)架構(gòu)中的服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)中心，相較于ZooKeeper部署更簡單，而且具有數(shù)據(jù)持久化、支持SSL客戶端安全認(rèn)證的獨(dú)特優(yōu)勢。
此外，由于etcd中涉及了數(shù)據(jù)一致性、多版本并發(fā)控制、Watch監(jiān)控、磁盤I/O讀寫等知識(shí)點(diǎn)，深入學(xué)習(xí)etcd可以幫助我們從開源項(xiàng)目中學(xué)習(xí)底層原理，進(jìn)一步提高分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。
除了分布式架構(gòu)中的應(yīng)用，etcd還是目前非常熱門的云原生存儲(chǔ)組件，它自2018年底作為孵化項(xiàng)目加入CNCF（云原生計(jì)算基金會(huì)），并于2020年11月成功畢業(yè)。
我們都知道，上云的過程必然是曲折的。以筆者所在的在線教育行業(yè)為例，從原有的單體業(yè)務(wù)改造到逐步替換成云原生架構(gòu)，其中花費(fèi)的人力、時(shí)間成本都很大，這不僅與實(shí)際的業(yè)務(wù)復(fù)雜度、升級(jí)的決心有關(guān)，更關(guān)乎技術(shù)復(fù)雜度，在線課程直播場景甚至要求架構(gòu)實(shí)現(xiàn)高性能、高并發(fā)和高可用性，這些都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)單體應(yīng)用的設(shè)計(jì)和開發(fā)范疇。
etcd作為云原生架構(gòu)中重要的基礎(chǔ)組件，各個(gè)微服務(wù)之間通過etcd保證調(diào)用的可用性和正確性。其他許多知名項(xiàng)目（包括Kubernetes、CoreDNS和TiKV等）也都依賴etcd來實(shí)現(xiàn)可靠的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，它的成功可見一斑。
IBM開放技術(shù)高級(jí)軟件工程師兼etcd維護(hù)者Sahdev Zala也指出：etcd在提供分布式鍵-值存儲(chǔ)方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。其存儲(chǔ)功能不僅具有很高的可用性，而且能夠滿足大規(guī)模Kubernetes集群所提出的強(qiáng)一致性要求。
etcd不斷提高的普及率、開放的治理以及完善的功能成熟度使它在云原生時(shí)代大受青睞，也因此被越來越多的公司在系統(tǒng)服務(wù)中引入，甚至替代原有的類似組件（如ZooKeeper、Consul、Eureka等）。目前，etcd已被許多公司用于生產(chǎn)，包括阿里巴巴、亞馬遜、百度、Google等。
本書主要內(nèi)容
當(dāng)前，云原生架構(gòu)逐步成為系統(tǒng)架構(gòu)的主流，由于其可以大大提升產(chǎn)品的開發(fā)迭代效率，降低運(yùn)維和硬件成本；因此企業(yè)要不要上云已不再是一個(gè)艱難的選擇題，而成為必然趨勢。etcd作為分布式架構(gòu)下的一款優(yōu)秀組件，在云原生時(shí)代更是大放異彩，成為Kubernetes平臺(tái)默認(rèn)的容器注冊與發(fā)現(xiàn)組件。
希望通過etcd學(xué)習(xí)分布式組件的道，掌握學(xué)習(xí)之道會(huì)在后續(xù)的自我提升中發(fā)揮長期價(jià)值。無論在將來的面試還是開發(fā)中，切中分布式系統(tǒng)開發(fā)的要點(diǎn)，并將原理和應(yīng)用結(jié)合起來，才能充分體現(xiàn)個(gè)人的核心競爭力。
本書圍繞etcd組件，從基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)到底層原理全面深入地展開介紹，主要包含如下的三個(gè)模塊。
（1）基礎(chǔ)概念與操作篇
首先淺談云原生架構(gòu)背景，分布式系統(tǒng)中如何保證一致性；接著介紹etcd是一款什么樣的組件、etcd相關(guān)的特性、應(yīng)用場景、部署的方式，還包括了客戶端命令行工具的使用以及etcd通信加密TLS。初步了解etcd的這些基本使用以及核心API，為后面的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
（2）etcd實(shí)現(xiàn)原理與關(guān)鍵技術(shù)篇
介紹etcd的工作方式與內(nèi)部實(shí)現(xiàn)原理，并重點(diǎn)介紹etcd的etcd-raft模塊、WAL日志與快照備份、多版本控制MVCC、backend存儲(chǔ)、事務(wù)實(shí)現(xiàn)、Watch和Lease機(jī)制等，后梳理etcd Server的啟動(dòng)流程，以及如何處理客戶端請求。通過這一模塊的學(xué)習(xí)，可以幫助我們從原理層面深入了解etcd的工作機(jī)制以及整體架構(gòu)，同時(shí)將有助于后續(xù)二次開發(fā)或者排查遇到的問題。
（3）實(shí)踐案例篇
在掌握了etcd相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的情況下，在應(yīng)用實(shí)踐部分將會(huì)帶你學(xué)習(xí)etcd clientv3的具體應(yīng)用，包括如何基于etcd實(shí)現(xiàn)分布式鎖應(yīng)用，以及如何在微服務(wù)中集成etcd作為服務(wù)注冊與發(fā)現(xiàn)中心；后我們會(huì)分析在Kubernetes中如何基于etcd完成容器的調(diào)度。
適合哪些讀者
服務(wù)端開發(fā)的工程師，往往會(huì)使用部分分布式組件，但是對分布式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理，對分布式組件的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)不清楚。這種情況阻礙了他們完成高質(zhì)量的開發(fā)任務(wù)、提升個(gè)人能力以及職業(yè)晉升。etcd是云原生架構(gòu)下的重要組件，從學(xué)習(xí)etcd開始，在了解etcd的基礎(chǔ)上更容易快速熟悉分布式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的一些細(xì)節(jié)和原理。
本書適合具有分布式基礎(chǔ)，且正在從事分布式系統(tǒng)開發(fā)的工程師、微服務(wù)開發(fā)者、分布式系統(tǒng)的架構(gòu)師和運(yùn)維人員學(xué)習(xí)，特別適合正在基于etcd進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐和二次開發(fā)的工程師。對云原生架構(gòu)感興趣的同學(xué)通過本書也可以學(xué)習(xí)到分布式系統(tǒng)的原理與實(shí)踐。建議讀者在閱讀本書時(shí)首先了解基本的Go語言語法，推薦本書同系列其他圖書《深入Go語言開發(fā)與實(shí)踐》以及《Go語言高并發(fā)與微服務(wù)實(shí)戰(zhàn)》。
源代碼獲取
紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。
毋庸置疑，讀者學(xué)習(xí)和掌握etcd的目的是提升實(shí)踐工作的技能，因此筆者非常希望本書的讀者在閱讀書中知識(shí)點(diǎn)并理解作者實(shí)踐思路的同時(shí)，將書中的實(shí)現(xiàn)代碼和示例代碼根據(jù)自己的理解程度進(jìn)行實(shí)踐操作，這樣可以更透徹地了解書中所講知識(shí)，并通過動(dòng)手實(shí)踐檢查自己的不足，深刻領(lǐng)會(huì)源碼內(nèi)涵；因此筆者將書中源代碼打包整理，傾囊相送；讀者可以通過如下的地址獲取使用：
https://github.com/longjoy/etcd-book-code
作者團(tuán)隊(duì)與致謝
本書由朱榮鑫、劉峰共同完成。全書由朱榮鑫統(tǒng)稿。本書的完成需要感謝很多朋友和同行的傾力幫助，感謝筆者的好友張?zhí)旌忘S迪璇在本書撰寫前后提供了很多內(nèi)容組織方面的建議；感謝公眾號(hào)的讀者袁洋與王金懷利用休息時(shí)間幫忙審稿，提出了寶貴的意見，幫助進(jìn)一步完善了本書的內(nèi)容，給了筆者很多實(shí)質(zhì)性的指導(dǎo)；感謝拉勾教育平臺(tái)以及編輯佟可欣老師，其出品的《etcd原理與實(shí)踐》課程幫助筆者積累了大量etcd寫作的素材，本書也是對課程內(nèi)容的進(jìn)一步完善。
寫書是一件枯燥的事情，一本書從想法、策劃到出版非常不易，編輯老師給了筆者很大的信心和幫助。在內(nèi)容和結(jié)構(gòu)組織上，筆者同本書責(zé)任編輯荊波老師進(jìn)行了多次討論和校正，因此特別感謝中國鐵道出版社有限公司為本書的出版所作的努力。