ETCD 集群模型

介绍 Pigsty 中 ETCD 集群的实体-关系模型，E-R 关系图，实体释义与命名规范。

概念

ETCD

ETCD 模块在生产环境中以集群的形式组织，这些集群是由一组通过 Raft 共识协议关联的 ETCD 实例组成的 逻辑实体。

每个集群都是一个自治的分布式键值存储单元，由至少一个 ETCD 实例 组成，通过客户端端口向外暴露服务能力。

在 Pigsty 的 ETCD 模块中有三种核心实体：

集群（Cluster）：自治的 ETCD 服务单元，用作其他实体的顶级命名空间。
实例（Instance）：单个 ETCD 服务器进程，在节点上运行，参与 Raft 共识。
节点（Node）：运行 Linux + Systemd 环境的硬件资源抽象，隐含式声明。

相比于 PostgreSQL 集群，ETCD 集群模型更为简单，没有服务（Service）和复杂的角色（Role）区分。所有 ETCD 实例在功能上是对等的，通过 Raft 协议选举出 Leader，其余为 Follower。在扩容的中间状态，还允许不参与投票的 Learner 实例成员存在。

具体样例

让我们来看一个具体的例子，以三节点的 ETCD 集群为例：

etcd:
  hosts:
    10.10.10.10: { etcd_seq: 1 }
    10.10.10.11: { etcd_seq: 2 }
    10.10.10.12: { etcd_seq: 3 }
  vars:
    etcd_cluster: etcd

上面的配置片段定义了一个如下所示的三节点 ETCD 集群，该集群中的相关实体包括：

集群	Cluster
`etcd`	ETCD 三节点高可用集群
实例	Instance
`etcd-1`	1 号 ETCD 实例
`etcd-2`	2 号 ETCD 实例
`etcd-3`	3 号 ETCD 实例
节点	Nodes
`10.10.10.10`	1 号节点，对应 `etcd-1` 实例
`10.10.10.11`	2 号节点，对应 `etcd-2` 实例
`10.10.10.12`	3 号节点，对应 `etcd-3` 实例

身份参数

Pigsty 使用 ETCD 参数组为 ETCD 模块的每个实体赋予确定的身份。以下两项为必选参数：

参数	类型	级别	说明	形式
`etcd_cluster`	`string`	集群	ETCD 集群名称，必选身份参数	有效的 DNS 名称，默认为固定值 `etcd`
`etcd_seq`	`int`	实例	ETCD 实例编号，必选身份参数	自然数，从 1 开始分配，集群内不重复

只要在集群层面定义了集群名称，实例层面分配了实例编号，Pigsty 就能自动根据规则为每个实体生成唯一标识符。

实体	生成规则	示例
实例	`{{ etcd_cluster }}-{{ etcd_seq }}`	`etcd-1`，`etcd-2`，`etcd-3`

ETCD 模块不会为主机节点赋予额外的身份标识，节点使用其原有的主机名或 IP 地址进行标识。

端口协议

每个 ETCD 实例会监听以下两个端口：

端口	参数	用途
2379	`etcd_port`	客户端端口，供 Patroni、vip-manager 等客户端访问
2380	`etcd_peer_port`	节点间通信端口，用于 Raft 共识协议

ETCD 集群默认启用 TLS 加密通信，并使用 RBAC 认证机制。客户端需要使用正确的证书和密码才能访问 ETCD 服务。

集群规模

ETCD 作为分布式协调服务，集群规模直接影响其可用性，需要有超过半数（仲裁数）的节点存活才能维持服务。

集群规模	仲裁数	容忍故障数	适用场景
1 节点	1	0	开发、测试、演示
3 节点	2	1	中小规模生产环境
5 节点	3	2	大规模生产环境

偶数成员的 ETCD 集群在技术上有效，但不会比少一个成员的奇数集群提高故障容忍数，反而会增加部署与仲裁成本。因此，生产环境通常采用单节点、三节点或五节点；超过五节点的集群并不常见。

监控标签体系

Pigsty 提供了一套开箱即用的监控系统，在这个系统中使用上面的 身份参数 来标识各个 ETCD 实体对象。

etcd_up{cls="etcd", ins="etcd-1", ip="10.10.10.10", job="etcd"}
etcd_up{cls="etcd", ins="etcd-2", ip="10.10.10.11", job="etcd"}
etcd_up{cls="etcd", ins="etcd-3", ip="10.10.10.12", job="etcd"}

例如，上面的 cls，ins，ip 三个标签，分别对应集群名、实例名与节点 IP，这三个核心实体的标识符。它们与 job 标签，在所有 VictoriaMetrics 采集的 ETCD 监控指标中都会出现并可用。采集 ETCD 指标的 job 名固定为 etcd。