规模化etcd集群运维实践分享

概述大规模etcd集群及其重要性

etcd的基础定义和功能

etcd，读作“et-see-dee”，是一种开源的分布式键值存储系统，主要用于配置共享和服务发现。在分布式系统或计算机集群中，etcd用于调度协调，提高系统的安全性和效率。蚂蚁集团运维着可能是全球最大的K8s集群，其官方以5k node作为规模化的顶峰，而蚂蚁集团事实上运维着规模达到10k node的K8s集群。etcd对于其成功的运营起到了关键的作用，说明了etcd在云原生和微服务架构中的重要性。

规模化etcd集群的关键点

在规模化的etcd集群运维实践中，根据一些先行者的经验，进行数据水平拆分是一个有效的优化手段，例如把Pod等重要数据单独etcd集群来存储，以降低单etcd存储和请求的压力。一般地，大规模etcd集群运维应注意以下几点：

• 创建etcd集群：理解TKE后端etcd的使用方法，正确创建和初始化集群是第一步。
• 监控etcd集群：需要稳定地采集集群的运行数据，尤其是在集群达到万级规模时，Prometheus作为云原生监控工具可以满足这个需求。
• 维护etcd集群：使用可扩展的巡检系统，实现自动化、高效治理万级集群。备份和还原，保障数据的安全。

下面这个表格总结了etcd运维体系建设的核心要点：

腾讯内部大规模etcd集群治理及实践

腾讯云容器运维团队一直致力于云原生技术的推广和应用，其中就包括在大规模环境中实施数以千计的etcd集群的治理和运维。运维团队通过长期的实践探索和技术研发，成功实现了基于云原生思路的etcd集群治理项目，极大地简化了etcd运维复杂度，并有效发现并解决各种运维难题。

腾讯内部范例介绍

腾讯云运维团队独立研发的etcd治理项目，借鉴了大规模etcd运维的经验与实践，解决了各类业务场景下的etcd集群的可视化管理和运维问题。该项目不仅极大简化了etcd运维工作，且其特性包括：

• 轻量、便于安装：用户可以快速部署并使用。
• 支持导入已有集群、创建新etcd集群：无缝对接用户现有的etcd环境。
• 支持Prometheus监控：内置丰富的etcd Grafana面板图，助力运维团队了解集群状态。
• 支持多种数据备份方式：提供分钟级别的数据备份，保证数据的安全与稳定。

采用云原生思路快速构建的运维体系

腾讯内部的大规模etcd集群治理实践，主要依托于采用云原生思维进行快速构建的运维体系。云原生是一种构建和运行应用的方法，可以充分利用云计算模型的优点。

其关键服务包括：

etcd的备份和恢复策略

在构建和维护etcd集群的过程中，备份和恢复策略是至关重要的一环。本文将对etcd的备份和恢复策略进行详细的讨论。

备份策略

etcd集群的备份策略对于集群的持久性、抗灾能力和数据一致性至关重要。它一般涉及对etcd集群的快照备份。由于集群的每一个节点都是相同的，我们可以在其中一个节点执行快照备份以达到全局备份的效果。

• 快照备份： 通过在集群节点进行快照备份，我们可以获得一个快照文件，该文件包含了备份时刻的所有etcd键值数据。
• 备份频率：备份的频率需要根据数据的重要性和可接受的数据丢失程度来确定。在处理高价值数据的情况下，备份可能需要每日甚至每小时进行一次。
• 备份保存：在进行备份时，需要考虑备份文件的保存位置。保证其在原始数据丢失时仍能安全完整。

恢复策略

对于etcd集群的恢复策略，我们需要详细了解集群的恢复方式，恢复时有两个关键的部件需要关注，其中一个是预写式日志（wal）。

• 使用快照恢复: 通常情况下，我们可以通过使用之前生成的快照文件进行集群恢复。快照文件包含了备份时刻的所有etcd键值数据。
• wal（预写式日志）: 预写式日志是在更改状态之前写入日志，以此来保证在失败恢复后数据的一致性。在etcd中，wal会在事件发生前预写入。
• 数据同步: 在恢复集群后，节点之间会进行数据同步以确保所有节点中的数据一致。

全球最大规模的K8s集群运维实践

在全球范围内，K8s集群正在大规模投入运维中，例如蚂蚁集团运维的可能是全球最大的K8s集群。这种巨大规模的K8s集群运维不仅在技术实施上有所挑战，同时也需要完整的策略和规划。

蚂蚁集团的实践示例

蚂蚁集团运维的K8s集群规模大约为10k节点，远超K8s官方提出的5k节点的规模化顶峰。这种大规模的运维需要有相应的策略和独特的运维方式。以下是蚂蚁集团的运维手段：

• 全面自动化与可视化：在对K8s集群进行运维中，自动化和可视化工具是必不可少的。通过自动化工具，可以大大减少手动操作的复杂性，同样，可视化工具也能让运维人员更直观地了解系统的状态。
• 规模化etcd集群：此外在规模化etcd集群运维上，蚂蚁集团有其独特的实践，包括etcd可以容器化部署，提供通用的备份恢复方案等。
• 运维体系的构建：从云原生思路构建可移植的运维体系也是蚂蚁集团在大规模集群运维方面的一项重要实践。

关于K8s集群规模化的考虑

对于大规模的K8s集群运维工作，需要有不同的考虑和规划

Q1：什么是基于etcd实现的大规模服务治理应用实践？

A：Etcd是一种开源的分布式统一键值储存系统，常用于针对分布式系统或计算机集群进行配置共享、服务发现和调度协调。基于etcd实现的大规模服务治理应用实践，主要是指在大规模的系统或应用环境中，利用etcd的特性进行服务治理。一些具体的实践方式包括：

• 构建高稳定性、高可靠性、高伸缩性和高性能的分布式KV存储服务。
• 实现服务的注册与发现，提升微服务和Kubernetes集群的性能和可用性。
• 规模化etcd集群的运维实践，包括集群的创建、监控、备份和巡检等。

Q2：如何基于Kubernetes实现大规模集群运维？

A：Kubernetes是一种开源的容器编排系统，提供了强大的自动化能力，使得在大规模环境中运维集群变得容易和高效。具体实现大规模Kubernetes集群运维的方法包括：

• 利用Kubernetes的弹性伸缩能力，根据业务需求快速调整集群的规模。
• 通过监控和日志系统，实现对集群状态和性能的实时追踪和定位问题。
• 利用资源配额和限制，管理和保障应用的资源使用。
• 实施持续集成和持续部署(CI/CD)，自动化软件开发和发布流程。

Q3：etcd在大规模APISIX应用场景中的治理实践有哪些特点？

A：APISIX是一种动态、实时、高性能的API网关，而etcd是APISIX的核心组件之一。在大规模APISIX应用场景中，etcd的治理实践主要体现在以下几个方面：

• 通过etcd实现APISIX的动态路由和插件配置，提升系统的灵活性和响应能力。
• 借助etcd的高可用特性，确保APISIX应用的稳定性和可靠性。
• 结合业界工具，如Kstone，实现对大规模etcd集群的可视化管理和简化运维。