ETCD是Go生态圈中的分布式K/V实现，它背后是第一个生产级别的Raft协议实现，一些分布式系统中，如TiKV（Rust实现）等，也借鉴了它的Raft协议实现。

最初ETCD的定位仅仅是一个高可用的配置管理服务，在*NIX系统中“/etc”目录用以存储单机系统配置，而一个分布式（Distributed）的配置管理服务（/etc）就是ETCD。随着越来越广泛的应用，ETCD V3已经演变为一个通用K/V系统。

结合ETCD历史版本中存储系统的优化，本文系统介绍了ETCD中的存储系统实现。弄清楚ETCD背后分布式存储的实现不仅对故障排除、日常运维助益颇多，也可以为分布式存储的实现提供思路。

Raft模块原理简介

Raft模块承担了集群管理和指令决策、执行，以及相应的存储管理层，即WAL（Write-Ahead-Log）和快照（Snapshot）。Fig 1.1中从单个节点的角度看Raft模块的原理。

Fig 1.1 简化的Raft协议模型

Raft模块可以从功能上分成三部分：

· 共识模块（Consensus Module）：接收和处理指令

· Log: 存储历史指令，和当前状态机的状态（Commit到哪一条等）

· State Machine: 集群最新状态，ETCD里面主要就是数据库

客户端向集群发起一次写操作的数据流大致涉及4个步骤：

1. 客户端发起一个需要和集群一起决策的指令，如发起一个写请求

2. 将指令持久化到WAL（Write-Ahead-Log），共识模块会更新Log状态（如Committed等信息）

3. 当指令在集群中达成了一致（Committed），就需要在状态机中执行（Apply）这条指令，状态机主要就是一个内存中的数据库

4. 节点向客户端返回更新操作的结果

Raft协议层采用消息模型实现，无论是对配置（集群的节点）还是数据进行的修改，最终都会传入Raft模块与整个集群一起决策，决策过程就是一些gRPC封装的请求、响应的过程，每个请求或响应都可能改变Raft状态机的状态，后文中会详细介绍。