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軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道

包郵 軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道

作者:余春龍
出版社:電子工業出版社出版時間:2019-01-01
開本: 其他 頁數: 256
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軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道 版權信息

軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道 本書特色

揭秘互聯網高并發、高可用、可擴展架構核心技術 囊括計算機功底、技術架構、業務架構、職業發展四大維度,建立系統的架構設計方法論 詮釋技術架構與業務架構的融合方法 軟件架構設計的本質,是對問題域空間反復運用演繹、抽象、歸納等方法,進而找到適合當前階段的設計方案的過程。既要考慮軟件隨業務發展的橫縱向擴展性,也要考慮軟件自身的可行性、穩定性和可維護性等技術因素。本書作者結合了自身多年架構設計實踐經驗和多個業界經典案例,幫助讀者理解、總結了許多實用的軟件架構設計思路,以及軟件設計過程中經常遇到的“道、術、虛、實”。 ——白沿松(花名太陽) 阿里巴巴高級技術專家 不同于一些白皮書、技術規范或國外大神的譯作,本書從技術出發,所述內容精而不雜,從技術功底到業務場景分析,特別是處處結合作者自身感悟,向廣大讀者展示了如何建立一種成體系的思維方式和學習方法,讓方法論不再晦澀難懂。無論工作三五年的程序員,還是工作八九年的老手,看這本書都會有收獲,有共鳴。 ——桂艷軍 某金融科技公司技術總監 架構師,從事軟件行業幾年的代碼工匠皆可稱之。然而,從基本原理到底層算法,再到中間應用、上層模塊架構,甚至更往上一層的業務領域建模,能盡數領悟者不多見,能領悟且能實戰總結者甚少,能總結又能循序漸進娓娓道來者,更是鳳毛麟角。作者將十年工作經驗凝聚于本書, 若讀者能夠細細研讀,仔細領會,并能結合自身業務和領域,學一而實踐三,必將收益良多。 ——譚國富 騰訊高級工程師

軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道 內容簡介

本書系統化地梳理了軟件架構的方法論與實踐。通過本書,讀者可以對業務軟件的架構方法學有一個全局的認識,同時對軟件架構需要的核心能力有深刻的理解,對個人的技術成長之路起到一定借鑒作用。本書內容包括大規模分布式架構涉及的語言、框架、中間件等內容,同時本書將跳出某種具體的語言框架來總結梳理架構的核心思維,這種思維適用于用任何一種語言框架解決任何一種業務問題。

軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道 目錄

第1部分 什么是架構
第1章 五花八門的架構師職業 2
1.1 架構師職業分類 2
1.2 架構的分類 2

第2章 架構的道與術 5
2.1 何為道,何為術 5
2.2 道與術的辯證關系 6
第2部分 計算機功底

第3章 語言 10
3.1 層出不窮的編程語言 10
3.2 精通一門語言 10

第4章 操作系統 12
4.1 緩沖I/O和直接I/O 12
4.2 內存映射文件與零拷貝 14
4.2.1 內存映射文件 14
4.2.2 零拷貝 15
4.3 網絡I/O模型 17
4.3.1 實現層面的網絡I/O模型 17
4.3.2 Reactor模式與Preactor模式 20
4.3.3 select、epoll的LT與ET 20
4.3.4 服務器編程的1+N+M模型 22
4.4 進程、線程和協程 24
4.5 無鎖(內存屏障與CAS) 27
4.5.1 內存屏障 27
4.5.2 CAS 30

第5章 網絡 31
5.1 HTTP 1.0 31
5.1.1 HTTP 1.0的問題 31
5.1.2 Keep-Alive機制與Content-Length屬性 31
5.2 HTTP 1.1 32
5.2.1 連接復用與Chunk機制 32
5.2.2 Pipeline與Head-of-line Blocking問題 33
5.2.3 HTTP/2出現之前的性能提升方法 34
5.2.4 “一來多回”問題 35
5.2.5 斷點續傳 36
5.3 HTTP/2 36
5.3.1 與HTTP 1.1的兼容 37
5.3.2 二進制分幀 37
5.3.3 頭部壓縮 39
5.4 SSL/TLS 39
5.4.1 背景 39
5.4.2 對稱加密的問題 40
5.4.3 雙向非對稱加密 41
5.4.4 單向非對稱加密 42
5.4.5 中間人攻擊 43
5.4.6 數字證書與證書認證中心 44
5.4.7 根證書與CA信任鏈 45
5.4.8 SSL/TLS協議:四次握手 47
5.5 HTTPS 48
5.6 TCP/UDP 49
5.6.1 可靠與不可靠 49
5.6.2 TCP的“假”連接(狀態機) 51
5.6.3 三次握手(網絡2將軍問題) 53
5.6.4 四次揮手 54
5.7 QUIC 56
5.7.1 不丟包(Raid5算法和Raid6算法) 57
5.7.2 更少的RTT 58
5.7.3 連接遷移 58

第6章 數據庫 59
6.1 范式與反范式 59
6.2 分庫分表 59
6.2.1 為什么要分 60
6.2.2 分布式ID生成服務 60
6.2.3 拆分維度的選擇 60
6.2.4 Join查詢問題 61
6.2.5 分布式事務 61
6.3 B+樹 62
6.3.1 B+樹邏輯結構 62
6.3.2 B+樹物理結構 63
6.3.3 非主鍵索引 65
6.4 事務與鎖 66
6.4.1 事務的四個隔離級別 66
6.4.2 悲觀鎖和樂觀鎖 67
6.4.3 死鎖檢測 71
6.5 事務實現原理之1:Redo Log 72
6.5.1 Write-Ahead 73
6.5.2 Redo Log的邏輯與物理結構 74
6.5.3 Physiological Logging 75
6.5.4 I/O寫入的原子性(Double Write) 76
6.5.5 Redo Log Block結構 77
6.5.6 事務、LSN與Log Block的關系 78
6.5.7 事務Rollback與崩潰恢復(ARIES算法) 80
6.6 事務實現原理之2:Undo Log 86
6.6.1 Undo Log是否一定需要 86
6.6.2 Undo Log(MVCC) 88
6.6.3 Undo Log不是Log 89
6.6.4 Undo Log與Redo Log的關聯 90
6.6.4 各種鎖 91
6.7 Binlog與主從復制 94
6.7.1 Binlog與Redo Log的主要差異 94
6.7.2 內部XA – Binlog與Redo Log一致性問題 95
6.7.3 三種主從復制方式 96
6.7.3 并行復制 97
第7章 框架、軟件與中間件 99
7.1 對生態體系的認知 99
7.2 框架 99
7.3 軟件與中間件 100

第3部分 技術架構之道
第8章 高并發問題 104
8.1 問題分類 104
8.1.1 側重于“高并發讀”的系統 104
8.1.2 側重于“高并發寫”的系統 105
8.1.3 同時側重于“高并發讀”和“高并發寫”的系統 106
8.2 高并發讀 108
8.2.1 策略1:加緩存 108
8.2.2 策略2:并發讀 109
8.2.3 策略3:重寫輕讀 110
8.2.4 總結:讀寫分離(CQRS架構) 113
8.3 高并發寫 114
8.3.1 策略1:數據分片 114
8.3.2 策略2:任務分片 115
8.3.3 策略3:異步化 117
8.3.4 策略4:批量 123
8.3.5 策略5:串行化+多進程單線程+異步I/O 124
8.4 容量規劃 125
8.4.1 吞吐量、響應時間與并發數 125
8.4.2 壓力測試與容量評估 127

第9章 高可用與穩定性 129
9.1 多副本 129
9.2 隔離、限流、熔斷和降級 130
9.3 灰度發布與回滾 135
9.4 監控體系與日志報警 136

第10章 事務一致性 138
10.1 隨處可見的分布式事務問題 138
10.2 分布式事務解決方案匯總 139
10.2.1 2PC 139
10.2.2 *終一致性(消息中間件) 141
10.2.3 TCC 145
10.2.4 事務狀態表+調用方重試+接收方冪等 147
10.2.5 對賬 148
10.2.6 妥協方案:弱一致性+基于狀態的補償 149
10.2.7 妥協方案:重試+回滾+報警+人工修復 151
10.2.8 總結 152

第11章 多副本一致性 153
11.1 高可用且強一致性到底有多難 153
11.1.1 Kafka的消息丟失問題 153
11.1.2 Kafka消息錯亂問題 156
11.2 Paxos算法解析 158
11.2.1 Paxos解決什么問題 158
11.2.2 復制狀態機 161
11.2.3 一個樸素而深刻的思想 163
11.2.4 Basic Paxos算法 164
11.2.5 Multi Paxos算法 167
11.3 Raft算法解析 169
11.3.1 為“可理解性”而設計 169
11.3.2 單點寫入 170
11.3.3 日志結構 171
11.3.4 階段1:Leader選舉 174
11.3.5 階段2:日志復制 176
11.3.6 階段3:恢復階段 177
11.3.7 安全性保證 177
11.4 Zab算法解析 180
11.4.1 Replicated State Machine vs. Primary-Backup System 180
11.4.2 zxid 182
11.4.3 “序”:亂序提交 vs. 順序提交 182
11.4.4 Leader選舉:FLE算法 184
11.4.5 正常階段:2階段提交 186
11.4.6 恢復階段 186
11.5 三種算法對比 187

第12章 CAP理論 189
12.1 CAP理論的誤解 189
12.2 現實世界不存在“強一致性”(PACELC理論) 190
12.3 典型案例:分布式鎖 192

第4部分 業務架構之道
第13章 業務意識 196
13.1 產品經理vs.需求分析師 196
13.2 什么叫作一個“業務” 198
13.3 “業務架構”的雙重含義 199
13.4 “業務架構”與“技術架構”的區分 200

第14章 業務架構思維 202
14.1 “偽”分層 202
14.2 邊界思維 204
14.3 系統化思維 205
14.4 利益相關者分析 206
14.5 非功能性需求分析(以終為始) 208
14.6 視角(橫看成嶺側成峰) 209
14.7 抽象 210
14.8 建模 213
14.9 正交分解 215

第15章 技術架構與業務架構的融合 218
15.1 各式各樣的方法論 218
15.2 為什么要“領域驅動” 218
15.3 “業務流程”不等于“系統流程” 221
15.4 為何很難設計一個好的領域模型 222
15.5 領域驅動設計與微服務架構的“合” 223
15.6 領域驅動設計與讀寫分離(CQRS) 224
15.7 業務分層架構模式 225
15.8 管道—過濾器架構模式 226
15.9 狀態機架構模式 226
15.10 業務切面/業務閉環架構模式 228

第5部分 從架構到技術管理
第16章 個人素質的提升 232
16.1 能力模型 232
16.2 影響力的塑造 234

第17章 團隊能力的提升 237
17.1 不確定性與風險把控 237
17.2 以價值為中心的管理 239
17.3 團隊培養 241

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軟件架構設計:大型網站技術架構與業務架構融合之道 作者簡介

余春龍,中科院軟件所計算機碩士畢業。熱衷于高并發高可用架構、業務建模、領域驅動設計,在十年的工作中,經歷過游戲、社交、廣告、電商等各種類型的項目,積累了較豐富的工程經驗。

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