1. 整体分层
下图是etcd 架构 的模型图：
按照分层模型，etcd 可分为 Client 层、API 网络层、Raft 算法层、逻辑层和存储层。这些层的功能如下：
Client 层：Client 层包括 client v2 和 v3 两个大版本 API 客户端库，提供了简洁易用的 API，同时支持负载均衡、节点间故障自动转移，可极大降低业务使用 etcd 复杂度，提升开发效率、服务可用性。
API 网络层：API 网络层主要包括 client 访问 server 和 server 节点之间的通信协议。一方面，client 访问 etcd server 的 API 分为 v2 和 v3 两个大版本。v2 API 使用 HTTP/1.x 协议，v3 API 使用 gRPC 协议。同时 v3 通过 etcd grpc-gateway 组件也支持 HTTP/1.x 协议，便于各种语言的服务调用。另一方面，server 之间通信协议，是指节点间通过 Raft 算法实现数据复制和 Leader 选举等功能时使用的 HTTP 协议。
Raft 算法层：Raft 算法层实现了 Leader 选举、日志复制、ReadIndex 等核心算法特性，用于保障 etcd 多个节点间的数据一致性、提升服务可用性等，是 etcd 的基石和亮点。
功能逻辑层：etcd 核心特性实现层，如典型的 KVServer 模块、MVCC 模块、Auth 鉴权模块、Lease 租约模块、Compactor 压缩模块等，其中 MVCC 模块主要由 treeIndex 模块和 boltdb 模块组成。
存储层：存储层包含预写日志 (WAL) 模块、快照 (Snapshot) 模块、boltdb 模块。其中 WAL 可保障 etcd crash 后数据不丢失，boltdb 则保存了集群元数据和用户写入的数据。
2. 读流程
etcd 中有两种读模式：
- 串行 (Serializable) 读：直接读状态机数据返回、无需通过 Raft 协议与集群进行交互，适合对数据一致性要求不高的场景。
- 线性读：需要经过 Raft 协议模块，反应的是集群共识，因此在延时和吞吐量上相比串行读略差一点，适用于对数据一致性要求高的场景。
说具体点，串行读就是直接返回数据，而线性读先问一下leader 节点的进度，然后对比一下自身的进度，如果慢了就等一下数据同步，等同步完了之后再返回对应的数据
下面这张图展示了follower节点发起线性读的过程：
- 客户端发送请求到Etcd服务器（会先进行认证、鉴权、限速等）
- Etcd服务器为每个请求创建一个唯一的请求ID，并阻塞等待Raft模块的响应
- 在raft模块中，follower 节点向leader节点询问最新的进度，也就是请求readIndex
- 在raft模块中，Leader 收到 ReadIndex 请求时，会向所有的 Follower 节点发送心跳，一半以上节点确认 Leader 身份后，才能将已提交的索引 (committed index)（这里committed index 等于readIndex） 返回给请求节点（主要是为了防止脑裂）
- follower 节点接受readIndex ，比较当前进度是否落后于leader 节点，如果落后，等待数据落盘
- 之后执行对应的读请求，返回对应的数据给客户端
3. 写流程
- 客户端发送写请求到Etcd服务器（会先进行认证、鉴权、限速等）
- Etcd服务器将写请求转发给Raft子系统，如果是follower节点，则将请求转发给leader节点
- leader节点将写请求持久化到其WAL中，并向其他follower节点发送同步消息，并要求它们复制该数据到各自的WAL中，之后对应的follower 接待你返回响应
- leader节点收到一半以上的响应之后，会标记为已提交，并应用到状态机上（也就是etcd server执行对应的写请求），同时也进行广播，让follower也标记为已提交，并应用到状态机上
- Etcd服务器执行对应的写请求，并将数据应用到MVCC存储和后端数据库（BoltDB）
- 最后follower节点返回成功响应
下面是两张更详细的图，详细解释不同模块是如何协作的：
线性读请求（串行读是不会经过raft模块处理，直接返回数据）：
写请求：
4. 源码目录
etcd的源码分成三个仓库：
下面是etcd 源码 目录介绍
├── CHANGELOG // 项目的更新日志
├── Documentation // etcd 项目文档
├── api // 网关层，包含与 gRPC 相关的文件，定义服务的 API
├── client // 客户端使用的 API，通常是 `etcd` 的客户端接口
├── contrib // `etcd` 的一些示例代码和贡献的示例
│ ├── lock // 分布式锁示例
│ ├── mixin
│ ├── raftexample // Raft 协议的示例
│ └── systemd
├── etcdctl // `etcdctl` 命令行工具，提供与 `etcd` 交互的命令行接口
├── logos // 项目的 logo 文件
├── pkg // 工具包，包含项目的通用库和功能模块
├── scripts // 脚本文件，用于自动化任务或其他项目相关操作
├── security // 安全相关功能和模块，处理认证、加密等
├── server // `etcd` 的服务器端实现
│ ├── auth // 认证模块
│ ├── config
│ ├── embed
│ ├── etcdmain // `etcd` 服务器的主入口
│ ├── etcdserver // `etcd` 服务器的实现
│ │ ├── api // 与 API 相关的实现
│ │ ├── apply // 处理应用变更的通道，连接 `mvcc`、`wal` 和 `boltdb`
│ │ ├── cindex
│ │ ├── errors
│ │ ├── txn // 事务相关的逻辑
│ │ └── version
│ ├── features
│ ├── lease // `Lease`（租约）管理模块
│ ├── mock
│ ├── proxy
├── storage // 存储系统，管理持久化数据
│ ├── backend // 负责数据同步到 `boltdb`
│ ├── datadir
│ ├── mvcc // 多版本并发控制模块，支持 MVCC 存储
│ ├── schema // `boltdb` 表结构定义
│ └── wal // 预写日志模块
│ └── verify
├── tests // 测试用例和测试代码
└── tools
