一、介绍
etcd是一个Go言编写的分布式、高可用的一致性键值存储系统，用于提供可靠的分布式键值存储、配置共享和服务发现等功能，具有以下特点
简单：
1、易使用：基于HTTP+JSON的API让你用curl就可以轻松使用；
2、易部署：使用Go语言编写，跨平台，部署和维护简单。
可靠：
1、强一致：使用Raft算法充分保证了分布式系统数据的强一致性；
2、高可用：具有容错能力，假设集群有n个节点，当有(n-1)/2节点发送故障，依然能提供服务；
3、持久化：数据更新后，会通过WAL格式数据持久化到磁盘，支持Snapshot快照。
快速：每个实例每秒支持一千次写操作，极限写性能可达10K QPS。
安全：可选SSL客户认证机制。
二、ETCD框架
从etcd的架构图中我们可以看到，etcd主要分为四个部分：
1、HTTP Server：用于处理用户发送的API请求以及其它etcd节点的同步与心跳信息请求。
2、Store：用于处理etcd支持的各类功能的事务，包括数据索引、节点状态变更、监控与反馈、事件处理与执行等等，是etcd对用户提供的大多数API功能的具体实现。
3、Raft：Raft强一致性算法的具体实现，是etcd的核心。
4、WAL：Write Ahead Log（预写式日志），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以外，etcd就通过WAL进行持久化存储。WAL中，所有的数据提交前都会事先记录日志。Snapshot是为了防止数据过多而进行的状态快照；Entry表示存储的具体日志内容。
三、Raft协议
3.1、基本概念
3.1.1、名词解释
Raft协议一共包含如下3类角色：
1、Leader（领袖）：领袖由群众投票选举得出，每次选举，只能选出一名领袖；
2、Candidate（候选人）：当没有领袖时，某些群众可以成为候选人，然后去竞争领袖的位置；
3、Follower（群众）：这个很好理解，就不解释了。
然后在进行选举过程中，还有几个重要的概念：
1、Leader Election（领导人选举）：简称选举，就是从候选人中选出领袖；
2、Term（任期）：它其实是个单独递增的连续数字，每一次任期就会重新发起一次领导人选举；
3、Election Timeout（选举超时）：就是一个超时时间，当群众超时未收到领袖的心跳时，会重新进行选举。
3.1.2、角色转换
这幅图是领袖、候选人和群众的角色切换图，我先简单总结一下：
1、群众 -> 候选人：当开始选举，或者"选举超时"时
2、候选人 -> 候选人：当"选举超时"，或者开始新的"任期"
3、候选人 -> 领袖：获取大多数投票时
4、候选人 -> 群众：其它节点成为领袖，或者开始新的"任期"
5、领袖 -> 群众：发现自己的任期ID比其它节点分任期ID小时，会自动放弃领袖位置
6、备注：后面会针对每一种情况，详细进行讲解。
3.2、选举
3.2.1、领导人选举
为了便于后续的讲解，我画了一副简图，"选举定时器"其实就是每个节点的"超时时间"。
成为候选人：每个节点都有自己的"超时时间"，因为是随机的，区间值为150~300ms，所以出现相同随机时间的概率比较小，因为节点B最先超时，这时它就成为候选人。
选举领导人：候选人B开始发起投票，群众A和C返回投票，当候选人B获取大部分选票后，选举成功，候选人B成为领袖。
心跳探测：为了时刻宣誓自己的领导人地位，领袖B需要时刻向群众发起心跳，当群众A和C收到领袖B的心跳后，群众A和C的"超时时间"会重置为0，然后重新计数，依次反复。
这里需要说明一下，领袖广播心跳的周期必须要短于"选举定时器"的超时时间，否则群众会频繁成为候选者，也就会出现频繁发生选举，切换Leader的情况。
领袖挂掉情况
作者：楼仔
链接：https://juejin.cn/post/7035179267918938119
来源：稀土掘金
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。