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2023-02-09

etcd v3版本生产级集群搭建以及实现一键启动脚本

本专栏的上一篇文章写了《长篇图解etcd核心应用场景及编码实战》，本文继续。后续计划章节内容如下：

  • 《长篇图解etcd核心应用场景及编码实战》
  • 《搭建高可用etcd集群》
  • 《基于etcd实现分布式锁（java代码实现）》
  • 《基于etcd实现配置变更通知（java代码实现）》
  • 《基于etcd实现服务注册与发现（java代码实现）》
  • 《基于etcd实现分布式系统节点leader选举（java代码实现）》

很多人知道etcd是因为kubernetes，所以最常用的etcd集群的搭建方法是通过k8s来配置启动一个etcd集群。但是etcd除了搭配k8s进行使用，还有很多其他的应用场景，比如：分布式锁、配置变更通知、分布式系统多节点的leader选举等。所以此文为大家介绍的etcd集群安装脱离k8s，就是在linux服务器上直接安装etcd的高可用服务集群。

一、准备工作

以下的准备工作在三台服务器上都要完成

1.1. 规划主机服务器

首先需要规划服务器，因为etcd集群需要选举Leader，所以建议集群节点的个数是3或者5。也不要太多，节点之间会有数据复制保证数据一致性，节点越多网络及服务器性能消耗越大。需要确保服务器之间的网络联通性。

使用root用户在/etc/hosts文件中追加如下的配置，使主机名称hostname与ip之间建立映射关系。访问peer1就是访问对应的主机ip。 

192.168.161.3       peer1
192.168.161.4       peer2
192.168.161.5       peer3

1.2. 新建etcd用户

在CentOS的linux发行版下，执行如下命令会创建用户及用户组etcd，并自动创建/home/etcd目录。如果你使用的是其他的操作系统发行版，可能需要使用useradd命令，并自行创建这个目录。 

groupadd etcd adduser -g etcd etcd

使用root用户新建用户及用户主目录。默认的新建用户是没有密码，可以使用passwd etcd命令为其设置密码。

1.3.开放防火墙端口

开放防火墙，使用如下3条命令开放etcd的标准端口2379、2380的端口。笔者在实际安装的过程中，通常不使用这2个端口，因为端口越固定，被攻击的可能性就越大。我们随机选择一个不常用的端口，安全性会更好一些，这里我还是使用标准端口了。集群内部的各个节点通过2380端口进行通信，2379端口负责对外与客户端通信 

firewall-cmd --zone=public --add-port=2379/tcp --permanent; firewall-cmd --zone=public --add-port=2380/tcp --permanent; firewall-cmd --reload

使用root用户操作防火墙。

1.4.创建必要的目录

使用su - etcd从root用户切换到etcd用户，在etcd用户的主目录/home/etcd下面新建如下的目录, 用于etcd数据存储 

mkdir -p /home/etcd/data;

1.5.下载etcd并解压

etcd用户下载etcd安装包，从github上下载比较慢，我选择的是国内华为云提供的加速镜像。如果你不想使用我的版本，你也可以搜索“etcd国内下载加速”选择自己需要的版本。wget命令下载，tar命令进行解压，这个不必多说。 

wget https://mirrors.huaweicloud.com/etcd/v3.5.4/etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz;
tar -xzvf /home/etcd/etcd-v3.5.4-linux-amd64.tar.gz;

1.6. 集群主机免密登陆

后续我们在进行etcd运维，比如说启动集群的时候不希望一台服务器一台服务器的执行命令，而是希望在一台服务器上完成操作，这就需要集群etcd用户之间能够免密登陆对方。这里我就简单介绍了，讲解该如何实现，原理大家搜文章学习下。etcd权限用户根目录下执行如下命令，不论提示输入什么，一路回车即可。 

ssh-keygen -t rsa
  • 将公钥保存到authorized_keys文件中 
cat ~/.ssh/id_rsa.pub > ~/.ssh/authorized_keys
  • 将公钥分发给peer2、peer3主机。按提示输入etcd的登陆密码 
ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub -p22 etcd@peer2;

需要分开执行，因为执行命令的过程中需要输入密码。 

ssh-copy-id -i ~/.ssh/id_rsa.pub -p22 etcd@peer3;

这样，我们peer1免密登录peer2、peer3的配置工作就完成了。 同样的操作，在peer2、peer3服务器上执行，将自己的公钥发给另外2台服务器，主机名称替换一下。这样设置完成之后，我们在这三台服务器中的任意一台服务器上etcd用户下执行如ssh etcd@peer3就可以登陆peer3，不需要输入密码，证明我们的操作成功了。

二、集群启动与验证

2.1. 一键启动脚本实现

完成上面的准备工作，实际上我们的etcd集群安装就已经完成了，实际的安装动作就是解压，解压目录下的etcd、etcdctl、etcdutl都是可执行文件，可以直接使用。

下面我们使用这个脚本来启动etcd集群（只需要在规划好的3台服务器上任意一台执行一次该脚本即可）。我们给这个脚本起个名字start-etcds.sh,并给它赋予可执行权限。 

#!/bin/bash ## ------------config----------------- export ETCDCTL_API=3
CLUSTER_TOKEN=etcdcluster01
DATADIR=/home/etcd/data
HOSTNAME1=peer1
HOSTNAME2=peer2
HOSTNAME3=peer3
HOSTIP1=192.168.161.3
HOSTIP2=192.168.161.4
HOSTIP3=192.168.161.5
CLUSTER=${HOSTNAME1}=http://${HOSTIP1}:2380,${HOSTNAME2}=http://${HOSTIP2}:2380,${HOSTNAME3}=http://${HOSTIP3}:2380
CLUSTER_IPS=(${HOSTIP1} ${HOSTIP2} ${HOSTIP3})
CLUSTER_NAMES=(${HOSTNAME1} ${HOSTNAME2} ${HOSTNAME3}) ## ---------------start etcd node------------------ for i in $(seq 0 `expr ${#CLUSTER_IPS[@]} - 1`); do nodeip=${CLUSTER_IPS[i]} nodename=${CLUSTER_NAMES[i]} ssh -T $nodeip <<EOF
    nohup /home/etcd/etcd-v3.5.4-linux-amd64/etcd  
        --name ${nodename} 
        --data-dir  ${DATADIR}  
        --initial-advertise-peer-urls http://${nodeip}:2380 
        --listen-peer-urls http://${nodeip}:2380 
        --advertise-client-urls http://${nodeip}:2379 
        --listen-client-urls http://${nodeip}:2379 
        --initial-cluster ${CLUSTER} 
        --initial-cluster-state new 
        --initial-cluster-token ${CLUSTER_TOKEN} >> ${DATADIR}/etcd.log 2>&1  &
EOF echo 从节点 $nodename 启动etcd节点...[ done ] sleep 5 done

这个脚本分成两个部分，第一个部分config是我们自定义的shell脚本变量

  • export ETCDCTL_API=3表示使用版本号为3的etcdctl API。
  • CLUSTER_TOKEN一个etcd集群有一个唯一的token，随意设置保证唯一性即可。
  • DATADIR表示etcd的数据磁盘存储路径
  • HOSTNAME1、2、3表示我们事先规划好的3台服务器的主机名称，即：linux主机hostname命令的执行结果。
  • HOSTIP1、2、3表示我们事先规划好的3台服务器的IP地址。（如果有多块网卡，请选择对外提供服务的网卡ip）
  • CLUSTER是etcd集群配置的标准格式
  • CLUSTER_IPS、CLUSTER_NAMES分别是集群服务器各节点的ip和主机名称数组

第二个部分是etcd集群的启动脚本，因为我们已经配置了etcd用户的主机之间免密登陆，所以可以通过一个脚本启动3台服务器上的etcd服务。

  • for i in $(seq 0expr ${#CLUSTER_IPS[@]} - 1); do 表示for循环，循环CLUSTER_IPS数组的长度赋值给i，所以i随着for循环依次等于1、2、3。
  • nodeip、nodename等于CLUSTER_IPS、CLUSTER_NAMES数组中下标为i的元素，即：主机的ip、主机的名称。
  • for循环遍历3台服务器，依次使用ssh -T $nodeip登陆3台服务器，因为上文已经做过免密登陆，所以无需密码。
  • EOF作为段落分割，其中间包裹的命令就是etcd实例的启动命令。

etcd的启动命令如下：

  • /home/etcd/etcd-v3.5.4-linux-amd64/etcd:启动etcd命令
  • --name: etcd节点名称，保证唯一性，我们使用etcd所部署的主机名称即可。
  • --data-dir: etcd数据存储位置
  • --initial-advertise-peer-urls ，
    --listen-peer-urls 指定当前节点与集群内其他节点通信的url。如果该节点存在网络代理，--initial-advertise-peer-urls设置为代理的地址：2379。
  • --advertise-client-urls,
    --listen-client-urls指定客户端与当前节点通信的url。如果该节点存在网络代理， --advertise-client-urls设置为代理的地址：2380。
  • --initial-cluster集群各节点的通信地址列表
  • --initial-cluster-state新建的级群使用new，一个节点加入已经存在的集群用existing
  • --initial-cluster-token集群的token唯一标识。

2.2.验证集群

使用etcdctl member list查看当前的etcd集群包含多少个节点以及节点的状态 

/home/etcd/etcd-v3.5.4-linux-amd64/etcdctl 
--endpoints=192.168.161.3:2379,192.168.161.4:2379,192.168.161.5:2379 
member list

上面的命令结果中能看到状态是started证明我们的集群处于正常运行状态。如果想查询集群内那个节点是Leader节点，我更经常使用的命令是下面的这个 

/home/etcd/etcd-v3.5.4-linux-amd64/etcdctl  --endpoints=192.168.161.3:2379,192.168.161.4:2379,192.168.161.5:2379  endpoint status -w table

显示结果如下。可以看到“IS LEADER=true”的节点是集群的Leader节点：

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