二、部署etcd集群
1、下载etcd安装包
wget https://github.com/etcd-io/etcd/releases/download/v3.3.10/etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz tar zxf etcd-v3.3.10-linux-amd64.tar.gz cp etcd-v3.3.10-linux-amd64/etcd* /opt/etcd/bin/
2、创建etcd的工作目录，也就是数据存放目录
mkdir /opt/etcd/data
3、创建etcd启动脚本文件（修改对应etcd主机名称和ip，比如，在192.168.217.19上，IP都是19，name是etcd-1，那么，在20服务器上，这里的IP就都是20，name是etcd-2）
cat > /etc/systemd/system/etcd.service << EOF [Unit] Description=Etcd Server After=network.target After=network-online.target Wants=network-online.target Documentation=https://github.com/coreos [Service] Type=notify WorkingDirectory=/opt/kubernetes/etcd/ ExecStart=/opt/kubernetes/bin/etcd \ --name etcd-1 \ --cert-file=/opt/etcd/ssl/etcd.pem \ --key-file=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem \ --peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/etcd.pem \ --peer-key-file=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem \ --trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \ --peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/etcd/ca.pem \ --initial-advertise-peer-urls https://192.168.217.19:2380 \ --listen-peer-urls https://192.168.217.19:2380 \ --listen-client-urls https://192.168.217.19:2379,http://127.0.0.1:2379 \ --advertise-client-urls https://192.168.217.19:2379 \ --initial-cluster-token etcd-cluster-0 \ --initial-cluster etcd1=https://192.168.217.19:2380,etcd2=https://192.168.217.20:2380,etcd3=https://192.168.217.21:2380 \ --initial-cluster-state new \ --data-dir=/opt/kubernetes/etcd Restart=on-failure RestartSec=5 LimitNOFILE=65536 [Install] WantedBy=multi-user.target EOF 为了保证通信安全，需要指定 etcd 的公私钥(cert-file和key-file)、Peers 通信的公私钥和 CA 证书(peer-cert-file、peer-key-file、peer-trusted-ca-file)、客户端的CA证书（trusted-ca-file）； 创建etcd.pem 证书时使用的 etcd-csr.json 文件的 hosts 字段包含所有 etcd 节点的IP，否则证书校验会出错； –initial-cluster-state 值为 new 时，–name 的参数值必须位于 –initial-cluster 列表中.
4、启动etcd服务并且设置开机自启动
systemctl daemon-reload systemctl start etcd.service systemctl status etcd.service systemctl enable etcd.service
最先启动的 etcd 进程会卡住一段时间，等待其它节点上的 etcd 进程加入集群，为正常现象。
5、验证etcd集群状态，以及查看leader,在任何一个etcd节点执行
[root@k8s-master1 etcd]# etcdctl --ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --cert-file=/opt/etcd/ssl/etcd.pem --key-file=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem cluster-health member 8b7aa04311a7389f is healthy: got healthy result from https://192.168.217.19:2379 member 9b7dcd0eef5c1758 is healthy: got healthy result from https://192.168.217.20:2379 member f617b05c8dbf5231 is healthy: got healthy result from https://192.168.217.21:2379 cluster is healthy [root@k8s-master1 etcd]# etcdctl --ca-file=/opt/etcd/ssl/etcd/ca.pem --cert-file=/opt/etcd/ssl/etcd.pem --key-file=/opt/etcd/ssl/etcd-key.pem member list 8b7aa04311a7389f: name=etcd-2 peerURLs=https://192.168.217.20:2380 clientURLs=https://192.168.217.19:2379 isLeader=false 9b7dcd0eef5c1758: name=etcd-3 peerURLs=https://192.168.217.21:2380 clientURLs=https://192.168.217.20:2379 isLeader=true f617b05c8dbf5231: name=etcd-1 peerURLs=https://192.168.217.19:2380 clientURLs=https://192.168.217.21:2379 isLeader=false
附1 etcdctl的 常用子命令：
- version: 查看版本
- member list: 查看节点状态，learner 情况
- endpoint status: 节点状态，leader 情况
- endpoint health: 健康状态与耗时
- alarm list: 查看警告，如存储满时会切换为只读，产生 alarm
- alarm disarm：清除所有警告
- set app demo: 写入
- get app: 获取
- update app demo1:更新
- rm app: 删除
- mkdir demo 创建文件夹
- rmdir dir 删除文件夹
- backup 备份
- compaction： 压缩
- defrag：整理碎片
- watch key 监测 key 变化
- get / –prefix –keys-only: 查看所有 key
etcd集群调优：
ETCD作为kubernetes集群后端存储的分布式键值数据库，保存整个集群的状态信息，因此，对于etcd的备份和优化显得至关重要。etcd 使用 Raft 一致性算法来在成员之间复制请求并达成一致。一致性性能，特别是提交延迟，受限于两个物理约束：网络 IO 延迟和磁盘 IO 延迟，因此，调优也主要是针对这两个方面。
通常的etcd的参数设置可以在两个地方修改，一个是etcd的启动脚本，一个是etcd的配置文件，建议所有的参数都放置到etcd的配置文件内。
一个包含所有的参数的etcd配置文件是这样的；
[root@etcd1 etcd]# cat /etc/etcd/etcd.conf #[Member] #ETCD_CORS="" ETCD_DATA_DIR="/var/lib/etcd/default.etcd" #ETCD_WAL_DIR="" #ETCD_LISTEN_PEER_URLS="http://localhost:2380" ETCD_LISTEN_CLIENT_URLS="http://localhost:2379" #ETCD_MAX_SNAPSHOTS="5" #ETCD_MAX_WALS="5" ETCD_NAME="default" #ETCD_SNAPSHOT_COUNT="100000" #ETCD_HEARTBEAT_INTERVAL="100" #ETCD_ELECTION_TIMEOUT="1000" #ETCD_QUOTA_BACKEND_BYTES="0" #ETCD_MAX_REQUEST_BYTES="1572864" #ETCD_GRPC_KEEPALIVE_MIN_TIME="5s" #ETCD_GRPC_KEEPALIVE_INTERVAL="2h0m0s" #ETCD_GRPC_KEEPALIVE_TIMEOUT="20s" # #[Clustering] #ETCD_INITIAL_ADVERTISE_PEER_URLS="http://localhost:2380" ETCD_ADVERTISE_CLIENT_URLS="http://localhost:2379" #ETCD_DISCOVERY="" #ETCD_DISCOVERY_FALLBACK="proxy" #ETCD_DISCOVERY_PROXY="" #ETCD_DISCOVERY_SRV="" #ETCD_INITIAL_CLUSTER="default=http://localhost:2380" #ETCD_INITIAL_CLUSTER_TOKEN="etcd-cluster" #ETCD_INITIAL_CLUSTER_STATE="new" #ETCD_STRICT_RECONFIG_CHECK="true" #ETCD_ENABLE_V2="true" # #[Proxy] #ETCD_PROXY="off" #ETCD_PROXY_FAILURE_WAIT="5000" #ETCD_PROXY_REFRESH_INTERVAL="30000" #ETCD_PROXY_DIAL_TIMEOUT="1000" #ETCD_PROXY_WRITE_TIMEOUT="5000" #ETCD_PROXY_READ_TIMEOUT="0" # #[Security] #ETCD_CERT_FILE="" #ETCD_KEY_FILE="" #ETCD_CLIENT_CERT_AUTH="false" #ETCD_TRUSTED_CA_FILE="" #ETCD_AUTO_TLS="false" #ETCD_PEER_CERT_FILE="" #ETCD_PEER_KEY_FILE="" #ETCD_PEER_CLIENT_CERT_AUTH="false" #ETCD_PEER_TRUSTED_CA_FILE="" #ETCD_PEER_AUTO_TLS="false" # #[Logging] #ETCD_DEBUG="false" #ETCD_LOG_PACKAGE_LEVELS="" #ETCD_LOG_OUTPUT="default" # #[Unsafe] #ETCD_FORCE_NEW_CLUSTER="false" # #[Version] #ETCD_VERSION="false" #ETCD_AUTO_COMPACTION_RETENTION="0" # #[Profiling] #ETCD_ENABLE_PPROF="false" #ETCD_METRICS="basic" # #[Auth] #ETCD_AUTH_TOKEN="simple"
磁盘IO
- –quota-backend-bytes: DB 数据大小，比如 10G，50G。
- –auto-compaction-retention: 自动压缩，默认为 0 不开启，k8s中 apiserver会开启这个压缩，5 分钟一次。如果你的 etcd 还被其他人使用，这里也可以设置下时间
- --auto-compaction-mode=periodic 周期性压缩
Etcd 的存储配额可保证集群操作的可靠性。如果没有存储配额，那么 Etcd 的性能就会因为存储空间的持续增长而严重下降，甚至有耗完集群磁盘空间导致不可预测集群行为的风险。一旦其中一个节点的后台数据库的存储空间超出了存储配额，Etcd 就会触发集群范围的告警，并将集群置于接受读 key 和删除 key 的维护模式。只有在释放足够的空间和消除后端数据库的碎片之后，清除存储配额告警，集群才能恢复正常操作。
启动 etcd 时。–quota-backend-bytes 默认为 2G，2G 一般情况下是不够用的
可以通过 etcdctl endpoint status 命令来查看当前的存储使用量，例如：
DB SIZE就是现在的etcd使用的存储空间大小，目前为2.6MB，三个节点都一样大小，如果不一样，那才是真的有问题了。
[root@master1 ssl]# etcd_search endpoint status -w table +-----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+ | ENDPOINT | ID | VERSION | DB SIZE | IS LEADER | IS LEARNER | RAFT TERM | RAFT INDEX | RAFT APPLIED INDEX | ERRORS | +-----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+ | https://192.168.217.19:2379 | 97c1c1003e0d4bf | 3.4.9 | 2.6 MB | false | false | 194 | 388655 | 388655 | | | https://192.168.217.21:2379 | f5b8cb45a0dcf520 | 3.4.9 | 2.6 MB | true | false | 194 | 388655 | 388655 | | | https://192.168.217.20:2379 | ef2fee107aafca91 | 3.4.9 | 2.6 MB | false | false | 194 | 388655 | 388655 | | +-----------------------------+------------------+---------+---------+-----------+------------+-----------+------------+--------------------+--------+
在 3.4 版本中，etcd 的存储容量得到了提高，你可以设置 100G 的存储空间，当然并不是越大越好，key 存储过多性能也会变差，根据集群规模适当调整。
OK了，那么现在这些参数在哪里设置呢？在etcd的启动脚本内设置或者在etcd的配置文件内设置。例如：
在启动脚本内，相关配置是这些：
--max-request-bytes=$((10*1024*1024)) \ #请求的最大字节数，默认一个key为1.5M,官方推荐最大为10M --quota-backend-bytes=$((8*1024*1024*1024)) #磁盘配额，也就是etcd的使用空间限制，这里是8G --auto-compaction-retention=1 \ #首次压缩周期为1小时，后续压缩周期为当前值的10%，也就是每隔6分钟压缩一次 --auto-compaction-mode=periodic \ #周期性压缩
重启etcd服务后，可以在etcd服务状态内直接看到压缩日志，确实是5分钟一压缩：
[root@master1 ~]# systemctl status etcd -l ● etcd.service - Etcd Server Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/etcd.service; enabled; vendor preset: disabled) Active: active (running) since Mon 2022-10-31 11:19:49 CST; 2h 23min ago Main PID: 1020 (etcd) Memory: 443.5M CGroup: /system.slice/etcd.service └─1020 /opt/etcd/bin/etcd --cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem --key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem --peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem --trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem Oct 31 13:19:53 master1 etcd[1020]: store.index: compact 303965 Oct 31 13:19:53 master1 etcd[1020]: finished scheduled compaction at 303965 (took 1.390764ms) Oct 31 13:24:53 master1 etcd[1020]: store.index: compact 304473 Oct 31 13:24:53 master1 etcd[1020]: finished scheduled compaction at 304473 (took 1.833708ms) Oct 31 13:29:53 master1 etcd[1020]: store.index: compact 304980 Oct 31 13:29:53 master1 etcd[1020]: finished scheduled compaction at 304980 (took 1.51143ms) Oct 31 13:34:53 master1 etcd[1020]: store.index: compact 305488 Oct 31 13:34:53 master1 etcd[1020]: finished scheduled compaction at 305488 (took 1.188379ms) Oct 31 13:39:53 master1 etcd[1020]: store.index: compact 305995 Oct 31 13:39:53 master1 etcd[1020]: finished scheduled compaction at 305995 (took 1.205064ms)
在配置文件内，相关配置是这两个：
#ETCD_QUOTA_BACKEND_BYTES=$((8*1024*1024*1024)) #默认数值是0，表示2G磁盘配额 #ETCD_MAX_REQUEST_BYTES=$((10*1024*1024)) #服务器将接受的最大客户端请求大小(以字节为单位)，这里设置的是10M
以上是软件层面的关于etcd读写方面的优化，其实也就这么两个地方，那么，硬件层面自然是需要使用好的硬盘了，因为etcd对于磁盘写入延迟非常敏感，所以对于负载较重的集群，etcd一定要使用local SSD或者高性能云盘。可以使用fio测量磁盘实际顺序 IOPS，测试命令如下：
[root@master1 ~]# fio -filename=/dev/sda1 -ioengine=sync -direct=1 -rw=write -bs=8k -size=10G -numjobs=8 -runtime=100 -allow_mounted_write=1 -group_reporting -name=fio_test fio_test: (g=0): rw=write, bs=(R) 8192B-8192B, (W) 8192B-8192B, (T) 8192B-8192B, ioengine=sync, iodepth=1 ... fio-3.7 Starting 8 processes Jobs: 8 (f=8): [W(8)][100.0%][r=0KiB/s,w=47.2MiB/s][r=0,w=6037 IOPS][eta 00m:00s] fio_test: (groupid=0, jobs=8): err= 0: pid=22064: Mon Oct 31 14:36:39 2022 write: IOPS=6011, BW=46.0MiB/s (49.2MB/s)(4697MiB/100006msec) clat (usec): min=200, max=86655, avg=1326.13, stdev=2106.37 lat (usec): min=201, max=86655, avg=1326.74, stdev=2106.40 clat percentiles (usec): | 1.00th=[ 537], 5.00th=[ 742], 10.00th=[ 791], 20.00th=[ 840], | 30.00th=[ 873], 40.00th=[ 898], 50.00th=[ 922], 60.00th=[ 963], | 70.00th=[ 1004], 80.00th=[ 1139], 90.00th=[ 1893], 95.00th=[ 2114], | 99.00th=[12780], 99.50th=[13960], 99.90th=[24249], 99.95th=[37487], | 99.99th=[52691] bw ( KiB/s): min= 464, max= 8848, per=12.50%, avg=6011.00, stdev=2497.40, samples=1598 iops : min= 58, max= 1106, avg=751.33, stdev=312.23, samples=1598 lat (usec) : 250=0.01%, 500=0.66%, 750=4.71%, 1000=63.48% lat (msec) : 2=24.27%, 4=4.65%, 10=0.38%, 20=1.62%, 50=0.21% lat (msec) : 100=0.01% cpu : usr=0.65%, sys=3.28%, ctx=603442, majf=0, minf=79 IO depths : 1=100.0%, 2=0.0%, 4=0.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, >=64=0.0% submit : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0% complete : 0=0.0%, 4=100.0%, 8=0.0%, 16=0.0%, 32=0.0%, 64=0.0%, >=64=0.0% issued rwts: total=0,601235,0,0 short=0,0,0,0 dropped=0,0,0,0 latency : target=0, window=0, percentile=100.00%, depth=1 Run status group 0 (all jobs): WRITE: bw=46.0MiB/s (49.2MB/s), 46.0MiB/s-46.0MiB/s (49.2MB/s-49.2MB/s), io=4697MiB (4925MB), run=100006-100006msec Disk stats (read/write): sda: ios=0/598863, merge=0/2942, ticks=0/756213, in_queue=756214, util=99.46%
由于etcd必须将数据持久保存到磁盘日志文件中，因此来自其他进程的磁盘活动可能会导致增加写入时间，结果导致etcd请求超时和临时leader丢失。因此可以给etcd进程更高的磁盘优先级，使etcd服务可以稳定地与这些进程一起运行，一般使用命令ionice命令：
先查询出etcd的pid，然后调整io优先级为best-effort的最高优先等级。
[root@master3 ~]# pgrep etcd 15963 [root@master3 ~]# ionice -c 2 -n 0 -p 15963 [root@master3 ~]# ionice -p `pgrep etcd` best-effort: prio 0
附2 IO调度策略：
ionice将磁盘IO调度分为三类：
ilde：空闲磁盘调度，该调度策略是在当前系统没有其他进程需要进行磁盘IO时，才能进行磁盘；因此该策略对当前系统的影响基本为0；当然，该调度策略不能带有任何优先级参数；目前，普通用户是可以使用该调度策略（自从内核2.6.25开始）。
Best effort：是缺省的磁盘IO调度策略；(1)该调度策略可以指定优先级参数(范围是0~7，数值越小，优先级越高)；(2)针对处于同一优先级的程序将采round-robin方式；(3)对于best effort调度策略，8个优先级等级可以说明在给定的一个调度窗口中时间片的大小。(4)目前，普调用户(非root用户)是可以使用该调度策略。(5)在内核2.6.26之前，没有设置IO优先级的进程会使用“none”作为调度策略，但是这种策略使得进程看起来像是采用了best effort调度策略，因为其优先级是通过关于cpu nice有关的公式计算得到的：io_priority = (cpu_nice + 20) / 5。(6)在内核2.6.26之后，如果当前系统使用的是CFQ调度器，那么如果进程没有设置IO优先级级别，将采用与内核2.6.26之前版本同样的方式，推到出io优先级级别。
Real time：实时调度策略，如果设置了该磁盘IO调度策略，则立即访问磁盘，不管系统中其他进程是否有IO。因此使用实时调度策略，需要注意的是，该访问策略可能会使得其他进程处于等待状态。
ionice的参数说明：
-c class ：class表示调度策略，其中0 for none, 1 for real time, 2 for best-effort, 3 for idle。
-n classdata：classdata表示IO优先级级别，对于best effort和real time，classdata可以设置为0~7，0是最高优先级，7是最低优先级。
-p pid：指定要查看或设置的进程号或者线程号，如果没有指定pid参数，ionice will run the listed program with the given parameters。
-t ：忽视设置优先级时产生的错误。
网络层面的调优：
etcd 的一致性协议依赖两个时间参数。
- –heartbeat-interval：心跳间隔，心跳间隔，即 leader 通知member 并保证自己 leader 地位的心跳，默认是 100ms（单位毫秒），这个应该设置为节点间的 RTT 时间。
- –election-timeout：选举超时时间，即 member 多久没有收到 leader 的回应，就开始自己竞选 leader，默认超时时间为 1s（单位毫秒）
如果心跳间隔太短，则 etcd 将发送不必要的消息，从而增加 CPU 和网络资源的使用。另一方面，心跳间隔过长会导致选举超时。较高的选举超时时间需要更长的时间来检测领导者失败。测量往返时间（RTT）的最简单方法是使用PING，例如我的etcd集群ping值在500毫秒左右，那么，–heartbeat-interval应该是500，而不是默认的100，–election-timeout的值应该为心跳的5倍，因此是2500比较好。
[root@master1 ~]# ping 192.168.217.20 PING 192.168.217.20 (192.168.217.20) 56(84) bytes of data. 64 bytes from 192.168.217.20: icmp_seq=1 ttl=64 time=0.488 ms 64 bytes from 192.168.217.20: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.416 ms 64 bytes from 192.168.217.20: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.459 ms
因此，启动脚本文件应该是这样的：
cat /usr/lib/systemd/system/etcd.service
[Unit] Description=Etcd Server After=network.target After=network-online.target Wants=network-online.target [Service] Type=notify EnvironmentFile=/opt/etcd/cfg/etcd.conf ExecStart=/opt/etcd/bin/etcd \ --cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \ --key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \ --peer-cert-file=/opt/etcd/ssl/server.pem \ --peer-key-file=/opt/etcd/ssl/server-key.pem \ --trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem \ --peer-trusted-ca-file=/opt/etcd/ssl/ca.pem --wal-dir=/var/lib/etcd \ #快照日志路径 --snapshot-count=50000 \ #最大快照次数，指定有多少事务被提交时，触发截取快照保存到磁盘，释放wal日志，默认值100000 --auto-compaction-retention=1 \ #首次压缩周期为1小时，后续压缩周期为当前值的10%，也就是每隔6分钟压缩一次 --auto-compaction-mode=periodic \ #周期性压缩 --max-request-bytes=$((10*1024*1024)) \ #请求的最大字节数，默认一个key为1.5M,官方推荐最大为10M --quota-backend-bytes=$((8*1024*1024*1024)) \ --heartbeat-interval="500" \ #心跳检测500毫秒 --election-timeout="1000" #选举超时1000毫秒，也就是1秒 Restart=on-failure LimitNOFILE=65536 [Install] WantedBy=multi-user.target
总结：
以上为etcd集群需要调优的参数，大体是7个参数，调整方向为磁盘io和网络负载。
未完待续
