云原生架构：从技术演进到最佳实践

图书标准信息

• 作者 贺阮
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2021-10
• 版次 1
• ISBN 9787121421273
• 定价 101.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 388页
• 字数 539千字

【内容简介】

云原生之路，漫漫而修远，因为云在发展，应用也在发展。如何让应用充分利用云的特性焕发全新面貌，这是每个云原生应用架构领域的人应该思考的问题。 本书分为两篇，从技术演进讲起，让读者充分了解系统资源、应用架构和软件工程的发展历程，从而拥有技术角度的全局视野；然后介绍云原生应用的实践，手把手教你设计一个云原生应用。 本书适合云原生应用开发人员、架构师、云计算从业者阅读，部分章节对产品团队、运维人员亦有一定的参考价值。

【作者简介】

贺阮攻读博士期间的主要研究方向是云计算安全。毕业之后一直深耕于云计算领域，工作内容涉及虚拟化内核、容器、调度、安全、微服务、应用架构、软件设计开发等，工作岗位覆盖科研、开发、产品架构、售前解决方案、售中售后支持等。曾先后任OpenStack基金会董事、ISO/IEC JTC1/SC38和ISO/IEC JTC1/SC27标样委员会委员、联合国国际电信联盟（ITU）云计算安全组副报告人，以及多个云计算学术会议、期刊编辑等职位，从各个维度见证了云计算行业的发展。史冰迪2015年毕业于中央财经大学计算机科学与技术专业，同年进入中国软件与技术服务股份有限公司，从事政务信息化相关工作。先后任软件系统研发工程师、需求经理、软件项目经理和集成项目大项目经理等多个职位，参与过软件系统开发生命周期全流程相关工作。2020年进入中国信息通信研究院从事政务信息化项目管理工作，从另一个方向继续在政务信息化方向发力，不断努力将电子政务、数字政府等工作与各类新技术结合。

【目录】

目录

技术演进篇

第1部分  系统资源2

第1章  操作系统3

1.1  操作系统简介3

1.1.1  主要功能4

1.1.2  系统结构5

1.2  CPU指令集原理6

1.2.1  特权指令集和非特权指令集6

1.2.2  保护模式及内核态、用户态7

1.2.3  指令工作流程8

1.3  内核9

1.3.1  组成模块化9

1.3.2  单内核9

1.3.3  微内核10

1.3.4  外内核11

第2章  虚拟化13

2.1  虚拟化概述13

2.1.1  直接使用物理设备13

2.1.2  虚拟化原理14

2.2  虚拟化指令集16

2.2.1  敏感指令集17

2.2.2  虚拟化指令集的工作模式17

2.3  虚拟化类型20

2.3.1  全虚拟化20

2.3.2  类虚拟化21

2.3.3  硬件辅助虚拟化22

2.4  虚拟化架构24

2.4.1  裸金属架构24

2.4.2  宿主模式架构25

2.5  常见的虚拟化产品25

2.5.1  VMware25

2.5.2  Xen26

2.5.3  KVM26

2.5.4  QEMU27

2.5.5  NEMU28

2.5.6  Firecracker28

2.5.7  VirtualBox28

2.5.8  Libvirt29

2.5.9  Vagrant30

第3章  云计算32

3.1  云计算概述32

3.1.1  虚拟化的不足32

3.1.2  云计算的特点33

3.2  IaaS34

3.2.1  云的部署模式34

3.2.2  IaaS的主要功能36

3.2.3  IaaS架构36

3.2.4  云平台组织架构37

3.2.5  OpenStack39

3.2.6  云平台部署架构41

3.3  PaaS42

3.3.1  简介43

3.3.2  核心功能45

3.3.3  微软Azure47

3.3.4  PaaS的优缺点48

3.4  SaaS49

第4章  容器53

4.1  容器简介53

4.1.1  容器技术的优缺点53

4.1.2  大事记54

4.2  基本技术55

4.2.1  namespace56

4.2.2  cgroup59

4.2.3  rootfs60

4.3  Docker61

4.3.1  容器运行时61

4.3.2  镜像63

4.3.3  Docker总结64

4.4  内核容器技术64

4.4.1  Kata64

4.4.2  Firecracker65

4.4.3  gVisor66

4.4.4  Unikernel67

4.5  容器与虚拟机68

4.6  容器与PaaS69

第5章  容器编排70

5.1  容器编排简介70

5.1.1  大事记70

5.1.2  Swarm与Kubernetes之争71

5.1.3  容器编排工具的核心功能73

5.2  Kubernetes74

5.2.1  设计理念与特性74

5.2.2  运行架构76

5.2.4  API对象80

5.3  容器编排与PaaS90

5.4  Kubernetes企业级实战：OpenShift91

5.5  实现有状态应用和无状态应用91

5.5.1  无状态应用与有状态应用92

5.5.2  从无状态应用到Severless92

5.5.3  Kubernetes对有状态应用的管理92

5.5.4  容器编排的终目标93

第2部分  应用架构95

第6章  应用架构概述96

6.1  架构与框架的区别97

6.2  狭义的和广义的应用架构97

6.2.1  狭义的应用架构97

6.2.2  广义的应用架构98

6.3  应用架构的定义98

6.4  应用架构的目标99

第7章  主流架构101

7.1  “4+1”架构视图101

7.1.1  逻辑视图102

7.1.2  开发视图102

7.1.3  进程视图102

7.1.4  物理视图103

7.1.5  场景视图103

7.2  ArchiMate104

7.2.1  ArchiMate概述104

7.2.2  业务层106

7.2.3  应用层106

7.2.4  技术层107

7.3  TOGAF框架109

第8章  架构详解114

8.1  业务架构114

8.1.1  业务场景114

8.1.2  业务用例115

8.1.3  业务实体115

8.1.4  业务流程116

8.2  应用架构116

8.2.1  功能架构117

8.2.2  数据架构121

8.2.3  实现架构124

8.3  基础架构131

8.3.1  物理架构131

8.3.2  运行架构131

第9章  典型的应用架构模式133

9.1  单体架构133

9.1.1  单体架构的特点133

9.1.2  功能架构134

9.1.3  单体应用的数据优化136

9.1.4  单体架构的优缺点142

9.2  基于组件的架构143

9.2.1  特性144

9.2.2  微内核架构145

9.2.3  两种基于组件的应用开发、运行框架145

9.2.4  组件设计原则146

9.3  分布式与SOA148

9.3.1  分布式148

9.3.2  SOA150

第10章  微服务架构160

10.1  微服务架构简介160

10.1.1  微服务与应用161

10.1.2  微服务架构与SOA162

10.1.3  微服务架构与容器编排162

10.1.4  微服务架构与组织架构163

10.2  采用微服务架构的优势与难点163

10.3  微服务架构详解165

10.3.1  功能架构165

10.3.2  实现架构166

10.3.3  部署单元167

10.4  设计原则167

10.4.1  服务注册中心167

10.4.2  API网关168

10.4.3  跨服务通信169

10.4.4  API设计170

10.4.5  数据一致性处理172

第11章  微服务框架181

11.1  微服务架构与微服务框架181

11.2  核心功能182

11.2.1  服务注册发现182

11.2.2  服务负载路由183

11.2.3  统一配置184

11.2.4  服务编排与弹性伸缩184

11.2.5  流量管控185

11.2.6  可观察运维186

11.3  框架分类188

11.3.1  业务处理框架188

11.3.2  SDK框架189

11.3.3  服务网格190

第3部分  软件工程195

第12章  应用设计196

12.1  明确愿景196

12.1.1  目标对象197

12.1.2  度量价值197

12.1.3  详细描述198

12.1.4  上下文图198

12.2  明确组织架构200

12.3  顶层业务建模201

12.3.1  概述201

12.3.2  业务领域202

12.3.3  业务场景205

12.4  应用需求分析209

12.4.1  概述209

12.4.2  识别角色210

12.4.3  业务实体210

12.4.4  业务流程212

12.5  应用设计建模214

12.5.1  概述214

12.5.2  圈定微服务215

12.5.3  应用架构设计216

12.6  领域驱动建模218

12.6.1  分布式应用建模的痛点219

12.6.2  DDD概述219

12.6.3  DDD的优势220

12.6.4  基本概念221

12.6.5  实施步骤229

12.6.6  DDD与应用设计238

第13章  软件开发240

13.1  瀑布模型240

13.2  敏捷开发模型242

13.2.1  敏捷宣言243

13.2.2  Scrum244

13.2.3  极限编程方法245

第14章  开发运维一体化：DevOps248

14.1  精益思想248

14.1.1  起源248

14.1.2  精益生产249

14.1.3  精益原则250

14.1.4  精益软件开发251

14.1.5  价值探索253

14.1.6  IT价值流253

14.1.7  精益和敏捷255

14.2  持续集成255

14.2.1  原则255

14.2.2  步骤256

14.3  持续交付与持续部署258

14.3.1  持续交付258

14.3.2  持续部署259

14.3.3  特性发布263

14.4  DevOps与CI/CD269

14.4.1  定义270

14.4.2  原则与推广271

14.4.3  三步工作法272

14.5  测试275

14.5.1  概述275

14.5.2  功能性测试277

14.5.3  非功能性测试281

14.6  DevOps与敏捷开发、Kubernetes、微服务、应用架构模式的关系283

第15章  SRE运维286

15.1  SRE运维简介286

15.1.1  SLA287

15.1.2  运维的发展阶段288

15.1.3  架构层次288

15.2  监控289

15.2.1  监控概述289

15.2.2  多层监控291

15.2.3  告警292

15.3  日志293

15.3.1  日志系统架构293

15.3.2  日志的采集、汇总与展示294

15.4  故障排查295

15.4.1  具体步骤295

15.4.2  监控检查296

15.5  作业运行296

第16章  数字化运营298

16.1  数字化运营概述298

16.1.1  运营数据298

16.1.2  角色分类299

16.1.3  用户画像299

16.2  数据处理300

16.2.1  数据采集300

16.2.2  数据建模301

16.2.3  数据分析301

16.2.4  指标分析302

16.3  反馈流程303

16.4  验证模式304

16.4.1  A/B测试304

16.4.2  灰度发布305

16.5  平台架构306

16.5.1  运维数据平台306

16.5.2  智能化运维306

实践篇

第4部分  架构、应用落地与中台构建310

第17章  云原生架构311

17.1  云原生的定义311

17.1.1  12因子应用311

17.1.2  云原生架构的特征313

17.1.3  CNCF对云原生的定义314

17.1.4  本书对云原生的定义315

17.2  关键技术318

17.2.1  不可变基础设施（容器）318

17.2.2  声明式编排（Kubernetes）319

17.2.3  微服务架构（解耦性）320

17.2.4  动态赋能（服务网格）320

17.2.5  适应度函数（引导性）320

17.2.6  领域驱动建模（统一模型）321

17.2.7  CI/CD/CO321

17.3  云原生应用的实现过程322

第18章  应用落地实践323

18.1  云原生化条件323

18.1.1  团队能力建设323

18.1.2  推荐引入云原生化的场景324

18.1.3  不推荐引入云原生化的场景326

18.2  演进式的流程327

18.3  应用改造模式328

18.3.1  双胞胎模式328

18.3.2  绞杀者模式328

18.3.3  修缮者模式329

18.4  应用拆分原则330

18.4.1  按业务能力拆分330

18.4.2  按DDD子领域拆分330

18.4.3  其他原则332

18.5  API设计与治理333

18.5.1  前后端分离334

18.5.2  规范化API334

18.5.3  并行或异步调用336

18.5.4  业务聚合336

18.6  应用状态分1