本次将记录[利用etcd选主sdk实践master/slave高可用]， 并利用etcdctl原生脚本验证选主sdk的工作原理。

本文目标

在异地多机房部署节点，slave作为备用实例启动，但不接受业务流量， 监测到master宕机，slave节点自动提升为master并接管业务流量。

基本思路

各节点向etcd注册带租约的节点信息， 并各自维持心跳保活，选主sdk根据目前存活的、最早创建的节点信息键值对 来判断leader， 并通过watch机制通知业务代码leader变更。

讲道理，每个节点只需要知道两个信息就能各司其职

• 谁是leader > 当前节点是什么角色=> 当前节点该做什么事情
• 感知集群leader变更的能力 ===》当前节点现在要不要改变行为

除了官方etcd客户端go.etcd.io/etcd/client/v3， 还依赖go.etcd.io/etcd/client/v3/concurrency package：实现了基于etcd的分布式锁、屏障、选举

选主过程

实质

api

竞选前先查询leader了解现场

查询当前存活的，最早创建的kv值

*concurrency.Election.Leader()

初始化时，各节点向etcd阻塞式竞选

各节点向etcd注册带租约的键值对

*concurrency.Election.compaign

建立master/slave集群，还能及时收到变更通知

通过chan传递最新的leader value

*concurrency.Election.Observe()

1.初始化etcd go客户端

注意：etcd客户端和服务端是通过grpc来通信，目前新版本的etcd客户端默认使用非阻塞式连接， 也就是说v3.New函数仅表示从指定配置创建etcd客户端。

为快速确定etcd选举的可用性，本实践使用阻塞式创建客户端：

cli, err := v3.New(v3.Config{
        Endpoints:   addr,
        DialTimeout: time.Second * 5,
        DialOptions: []grpc.DialOption{grpc.WithBlock()},
    })
    if err != nil {
        log.WithField("instance", Id).Errorln(err)
        return nil, err
    }

2. 竞选

使用阻塞式命令compaign竞选之前，应先查询当前leader

// 将id：ip：port作为竞选时写入etcd的value
func (c *Client) Election(id string, notify chan<- bool) error {
    //竞选前先试图去了解情况
    ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*3)
    defer cancel()
    resp, err := c.election.Leader(ctx)
    if err != nil {
        if err != concurrency.ErrElectionNoLeader {
            return err
        }
    } else { // 已经有leader了
        c.Leader = string(resp.Kvs[0].Value)
        notify <- (c.Leader == id)
    }

    if err = c.election.Campaign(context.TODO(), id); err != nil {
        log.WithError(err).WithField("id", id).Error("Campaign error")
        return err
    } else {
        log.Infoln("Campaign success!!!")
        c.Leader = id
        notify <- true
    }
    c.election.Key()
    return nil
}

参选： 将持续刷新的leaseID作为key，将特定的客户端标记(这里使用ip:port)作为value，写到etcd.

当选： 当前存活的、最早创建的key是leader ， 也就是说master/slave故障转移并不是随机的。

3. watch leader变更

golang使用信道完成goroutine通信，

本例声明信道： notify = make(chan bool, 1)

一石二鸟：标记集群leader是否发生变化；信道内传值表示当前节点是否是leader

func (c *Client) Watchloop(id string, notify chan<- bool) error {
    ch := c.election.Observe(context.TODO()) // 观察leader变更
    tick := time.NewTicker(c.askTime)

    defer tick.Stop()
    for {
        var leader string

        select {
        case _ = <-c.sessionCh:
            log.Warning("Recv session event")
            return fmt.Errorf("session Done") // 一次续约不稳，立马退出程序
        case e := <-ch:
            log.WithField("event", e).Info("watch leader event")
            leader = string(e.Kvs[0].Value)
            ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), time.Second*3)
            defer cancel()
            resp, err := c.election.Leader(ctx)
            if err != nil {
                if err != concurrency.ErrElectionNoLeader {
                    return err
                } else { // 目前没leader，开始竞选了
                    if err = c.election.Campaign(context.TODO(), id); err != nil {
                        log.WithError(err).WithField("id", id).Error("Campaign error")
                        return err
                    } else { // 竞选成功
                        leader = id
                    }
                }
            } else {
                leader = string(resp.Kvs[0].Value)
            }
        }
        if leader != c.Leader {
            log.WithField("before", c.Leader).WithField("after", leader == id).Info("leader changed")
            notify <- (leader == id)
        }
        c.Leader = leader
    }
}

c.election.Observe(context.TODO()) 返回最新的leader信息，配合select case控制结构能够及时拿到leader变更信息。

如题：通过Leader字段和chan <- bool， 掌控了整个选举集群的状态， 可根据这两个信息去完成业务上的master/slave故障转移。

election.Leader的源码证明了[当前存活的，最早创建的kv为leader]

// Leader returns the leader value for the current election.
func (e *Election) Leader(ctx context.Context) (*v3.GetResponse, error) {
    client := e.session.Client()
    resp, err := client.Get(ctx, e.keyPrefix, v3.WithFirstCreate()...)
    if err != nil {
        return nil, err
    } else if len(resp.Kvs) == 0 {
        // no leader currently elected
        return nil, ErrElectionNoLeader
    }
    return resp, nil
}

等价于./etcdctl get /merc --prefix --sort-by=CREATE --order=ASCEND --limit=1

--sort-by ：以x标准(创建时间)检索数据

-- order ： 以升降序对已检出的数据排序

-- limit： 从已检出的数据中取x条数据显示