軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)：大型網(wǎng)站技術(shù)架構(gòu)與業(yè)務(wù)架構(gòu)融合之道
定 價(jià)：79 元
- 作者：余春龍
- 出版時(shí)間：2019/1/1
- ISBN：9787121356032
- 出 版 社：電子工業(yè)出版社
- 中圖法分類：TP393.092.2
- 頁(yè)碼：
- 紙張：膠版紙
- 版次：
- 開(kāi)本：16開(kāi)
當(dāng)我在撰寫本書(shū)時(shí)，腦海中曾浮現(xiàn)出當(dāng)初上學(xué)期間一個(gè)勁兒地啃UML建模、軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)書(shū)籍的情景。對(duì)于一個(gè)沒(méi)有太多項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的人來(lái)說(shuō)有點(diǎn)可笑，但也正是這種過(guò)早熏陶，使得我之后在工作中接手一個(gè)個(gè)項(xiàng)目時(shí)，會(huì)多想一些架構(gòu)方面的事情。
為什么說(shuō)是多想了呢？因?yàn)闊o(wú)論在企業(yè)面試還是日常工作中，人們更多談?wù)摰氖钦Z(yǔ)言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法、操作系統(tǒng)原理，框架或中間件的使用方式、原理等硬性的內(nèi)容，因?yàn)檫@些硬性的內(nèi)容比較容易表述，其中學(xué)問(wèn)的深淺也容易衡量。而對(duì)于軟件建模、架構(gòu)設(shè)計(jì)等軟性的內(nèi)容，就不容易衡量了。人們都知道它們很重要，但又說(shuō)不清楚里面到底包含了哪些學(xué)問(wèn)，所以談?wù)撨@些內(nèi)容時(shí)通常都比較虛，最終導(dǎo)致很少?gòu)姆椒ㄕ摰慕嵌热ブv，而是在項(xiàng)目中遇到問(wèn)題時(shí)再具體解決，屬于實(shí)用主義思維的做法。
另一方面，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，很多大型網(wǎng)站或系統(tǒng)要處理海量的用戶訪問(wèn)，需要解決高并發(fā)、高可用和由此帶來(lái)的數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，這也使得大家把大部分精力都用在解決這些問(wèn)題上。這些問(wèn)題可以被稱為顯性問(wèn)題，因?yàn)槿绻鉀Q不好，會(huì)造成系統(tǒng)宕機(jī)，用戶體驗(yàn)受損，給企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失，人們能意識(shí)到這種問(wèn)題很重要。解決的思路通常有兩個(gè)：第一，利用分布式系統(tǒng)的特性不斷地分拆，把大系統(tǒng)拆小，各個(gè)擊破，降低風(fēng)險(xiǎn)；第二，小步快跑，快速迭代。
但還有一類問(wèn)題是隱性問(wèn)題，是指系統(tǒng)的可重用性、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性等。因?yàn)橐粋�(gè)系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致研發(fā)人力的投入和時(shí)間成本的增加，往往無(wú)法顯性地衡量。也可能并非系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，而是業(yè)務(wù)本身就很復(fù)雜，或者各部門之間的溝通協(xié)調(diào)問(wèn)題導(dǎo)致開(kāi)發(fā)效率低。即便系統(tǒng)設(shè)計(jì)得不好，做新功能有沉重的歷史包袱，也能依靠加班加點(diǎn)解決。但其實(shí)隱性問(wèn)題比顯性問(wèn)題的影響更大，因?yàn)樗鼤?huì)讓技術(shù)拖累業(yè)務(wù)，當(dāng)有新需求的時(shí)候，系統(tǒng)無(wú)法跟隨業(yè)務(wù)快速變化。
所以，本書(shū)不想偏廢兩者中的任意一個(gè)。因?yàn)閷?duì)于一個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可能既面臨高并發(fā)、高可用的技術(shù)問(wèn)題，又面臨復(fù)雜的業(yè)務(wù)問(wèn)題，所以如何處理兩者的關(guān)系，打通技術(shù)和業(yè)務(wù)的任督二脈，是本書(shū)想要探討的內(nèi)容。
架構(gòu)是一種綜合能力，而不是某一方面的技能。也正因?yàn)槿绱�，本�?shū)提供的是一個(gè)全面的解決方案、方法論、成體系的設(shè)計(jì)思維。本書(shū)從基礎(chǔ)技術(shù)談起，之后到高層技術(shù)，再到業(yè)務(wù)、管理，提供一個(gè)架構(gòu)能力的全局視圖，從而詮釋一個(gè)架構(gòu)師的完整能力模型。
具體來(lái)說(shuō)，全書(shū)分為5大部分：
第1部分：從行業(yè)背景出發(fā)，對(duì)架構(gòu)做一個(gè)宏觀概述，闡述架構(gòu)是什么。
第2部分：計(jì)算機(jī)功底。功底非常重要，這是做架構(gòu)的基本門檻。大學(xué)的教科書(shū)上教的全是功底，但經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐之后，再回過(guò)頭看書(shū)本內(nèi)容，會(huì)有新的理解和體會(huì)。
第3部分：技術(shù)架構(gòu)。這部分是純技術(shù)，講解如何應(yīng)對(duì)高并發(fā)、高可用、一致性方面的問(wèn)題。
第4部分：業(yè)務(wù)架構(gòu)。如何從技術(shù)延展到業(yè)務(wù)，如何跳出技術(shù)細(xì)節(jié)抽象思考問(wèn)題，如何通過(guò)業(yè)務(wù)建模把技術(shù)和業(yè)務(wù)進(jìn)行融合。
第5部分：從職業(yè)發(fā)展的角度，從技術(shù)延展到管理。建立對(duì)公司、商業(yè)、團(tuán)隊(duì)管理的一些認(rèn)知。
對(duì)于剛?cè)胄械男氯耍ㄗh從頭看到尾，從而對(duì)架構(gòu)的能力體系有一個(gè)全面的認(rèn)知；對(duì)于有經(jīng)驗(yàn)的從業(yè)者，可以選取自己感興趣的章節(jié)閱讀。
由于編寫時(shí)間緊張，書(shū)中難免存在不足之處，望廣大讀者批評(píng)指正。
目 錄
第1部分 什么是架構(gòu)
第1章 五花八門的架構(gòu)師職業(yè)2
1.1 架構(gòu)師職業(yè)分類2
1.2 架構(gòu)的分類2
第2章 架構(gòu)的道與術(shù)5
2.1 何為道，何為術(shù)5
2.2 道與術(shù)的辯證關(guān)系6
第2部分 計(jì)算機(jī)功底
第3章 語(yǔ)言10
3.1 層出不窮的編程語(yǔ)言10
3.2 精通一門語(yǔ)言10
第4章 操作系統(tǒng)12
4.1 緩沖I/O和直接I/O12
4.2 內(nèi)存映射文件與零拷貝14
4.2.1 內(nèi)存映射文件14
4.2.2 零拷貝15
4.3 網(wǎng)絡(luò)I/O模型17
4.3.1 實(shí)現(xiàn)層面的網(wǎng)絡(luò)I/O模型17
4.3.2 Reactor模式與Preactor模式20
4.3.3 select、epoll的LT與ET20
4.3.4 服務(wù)器編程的1 N M模型22
4.4 進(jìn)程、線程和協(xié)程24
4.5 無(wú)鎖（內(nèi)存屏障與CAS）27
4.5.1 內(nèi)存屏障27
4.5.2 CAS30
第5章 網(wǎng)絡(luò)31
5.1 HTTP 1.031
5.1.1 HTTP 1.0的問(wèn)題31
5.1.2 Keep-Alive機(jī)制與Content-Length屬性31
5.2 HTTP 1.132
5.2.1 連接復(fù)用與Chunk機(jī)制32
5.2.2 Pipeline與Head-of-line Blocking問(wèn)題33
5.2.3 HTTP/2出現(xiàn)之前的性能提升方法34
5.2.4 一來(lái)多回問(wèn)題35
5.2.5 斷點(diǎn)續(xù)傳36
5.3 HTTP/236
5.3.1 與HTTP 1.1的兼容37
5.3.2 二進(jìn)制分幀37
5.3.3 頭部壓縮39
5.4 SSL/TLS39
5.4.1 背景39
5.4.2 對(duì)稱加密的問(wèn)題40
5.4.3 雙向非對(duì)稱加密41
5.4.4 單向非對(duì)稱加密42
5.4.5 中間人攻擊43
5.4.6 數(shù)字證書(shū)與證書(shū)認(rèn)證中心44
5.4.7 根證書(shū)與CA信任鏈45
5.4.8 SSL/TLS協(xié)議：四次握手47
5.5 HTTPS48
5.6 TCP/UDP49
5.6.1 可靠與不可靠49
5.6.2 TCP的假連接（狀態(tài)機(jī)）51
5.6.3 三次握手（網(wǎng)絡(luò)2將軍問(wèn)題）53
5.6.4 四次揮手54
5.7 QUIC56
5.7.1 不丟包（Raid5算法和Raid6算法）57
5.7.2 更少的RTT58
5.7.3 連接遷移58
第6章 數(shù)據(jù)庫(kù)59
6.1 范式與反范式59
6.2 分庫(kù)分表59
6.2.1 為什么要分60
6.2.2 分布式ID生成服務(wù)60
6.2.3 拆分維度的選擇60
6.2.4 Join查詢問(wèn)題61
6.2.5 分布式事務(wù)61
6.3 B 樹(shù)62
6.3.1 B 樹(shù)邏輯結(jié)構(gòu)62
6.3.2 B 樹(shù)物理結(jié)構(gòu)63
6.3.3 非主鍵索引65
6.4 事務(wù)與鎖66
6.4.1 事務(wù)的四個(gè)隔離級(jí)別66
6.4.2 悲觀鎖和樂(lè)觀鎖67
6.4.3 死鎖檢測(cè)71
6.5 事務(wù)實(shí)現(xiàn)原理之1：Redo Log72
6.5.1 Write-Ahead73
6.5.2 Redo Log的邏輯與物理結(jié)構(gòu)74
6.5.3 Physiological Logging75
6.5.4 I/O寫入的原子性（Double Write）76
6.5.5 Redo Log Block結(jié)構(gòu)77
6.5.6 事務(wù)、LSN與Log Block的關(guān)系78
6.5.7 事務(wù)Rollback與崩潰恢復(fù)（ARIES算法）80
6.6 事務(wù)實(shí)現(xiàn)原理之2：Undo Log86
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Log89
6.6.4 Undo Log與Redo Log的關(guān)聯(lián)90
6.6.4 各種鎖91
6.7 Binlog與主從復(fù)制94
6.7.1 Binlog與Redo Log的主要差異94
6.7.2 內(nèi)部XA ?C Binlog與Redo Log一致性問(wèn)題95
6.7.3 三種主從復(fù)制方式96
6.7.3 并行復(fù)制97
第7章 框架、軟件與中間件99
7.1 對(duì)生態(tài)體系的認(rèn)知99
7.2 框架99
7.3 軟件與中間件100
第3部分 技術(shù)架構(gòu)之道
第8章 高并發(fā)問(wèn)題104
8.1 問(wèn)題分類104
8.1.1 側(cè)重于高并發(fā)讀的系統(tǒng)104
8.1.2 側(cè)重于高并發(fā)寫的系統(tǒng)105
8.1.3 同時(shí)側(cè)重于高并發(fā)讀和高并發(fā)寫的系統(tǒng)106
8.2 高并發(fā)讀108
8.2.1 策略1：加緩存108
8.2.2 策略2：并發(fā)讀109
8.2.3 策略3：重寫輕讀110
8.2.4 總結(jié)：讀寫分離（CQRS架構(gòu)）113
8.3 高并發(fā)寫114
8.3.1 策略1：數(shù)據(jù)分片114
8.3.2 策略2：任務(wù)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(jìn)程單線程 異步I/O124
8.4 容量規(guī)劃125
8.4.1 吞吐量、響應(yīng)時(shí)間與并發(fā)數(shù)125
8.4.2 壓力測(cè)試與容量評(píng)估127
第9章 高可用與穩(wěn)定性129
9.1 多副本129
9.2 隔離、限流、熔斷和降級(jí)130
9.3 灰度發(fā)布與回滾135
9.4 監(jiān)控體系與日志報(bào)警136
第10章 事務(wù)一致性138
10.1 隨處可見(jiàn)的分布式事務(wù)問(wèn)題138
10.2 分布式事務(wù)解決方案匯總139
10.2.1 2PC139
10.2.2 最終一致性（消息中間件）141
10.2.3 TCC145
10.2.4 事務(wù)狀態(tài)表 調(diào)用方重試 接收方冪等147
10.2.5 對(duì)賬148
10.2.6 妥協(xié)方案：弱一致性 基于狀態(tài)的補(bǔ)償149
10.2.7 妥協(xié)方案：重試 回滾 報(bào)警 人工修復(fù)151
10.2.8 總結(jié)152
第11章 多副本一致性153
11.1 高可用且強(qiáng)一致性到底有多難153
11.1.1 Kafka的消息丟失問(wèn)題153
11.1.2 Kafka消息錯(cuò)亂問(wèn)題156
11.2 Paxos算法解析158
11.2.1 Paxos解決什么問(wèn)題158
11.2.2 復(fù)制狀態(tài)機(jī)161
11.2.3 一個(gè)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(shè)計(jì)169
11.3.2 單點(diǎn)寫入170
11.3.3 日志結(jié)構(gòu)171
11.3.4 階段1：Leader選舉174
11.3.5 階段2：日志復(fù)制176
11.3.6 階段3：恢復(fù)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 System180
11.4.2 zxid182
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(fù)階段186
11.5 三種算法對(duì)比187
第12章 CAP理論189
12.1 CAP理論的誤解189
12.2 現(xiàn)實(shí)世界不存在強(qiáng)一致性（PACELC理論）190
12.3 典型案例：分布式鎖192
第4部分 業(yè)務(wù)架構(gòu)之道
第13章 業(yè)務(wù)意識(shí)196
13.1 產(chǎn)品經(jīng)理vs.需求分析師196
13.2 什么叫作一個(gè)業(yè)務(wù)198
13.3 業(yè)務(wù)架構(gòu)的雙重含義199
13.4 業(yè)務(wù)架構(gòu)與技術(shù)架構(gòu)的區(qū)分200
第14章 業(yè)務(wù)架構(gòu)思維202
14.1 偽分層202
14.2 邊界思維204
14.3 系統(tǒng)化思維205
14.4 利益相關(guān)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(cè)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(shù)架構(gòu)與業(yè)務(wù)架構(gòu)的融合218
15.1 各式各樣的方法論218
15.2 為什么要領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)218
15.3 業(yè)務(wù)流程不等于系統(tǒng)流程221
15.4 為何很難設(shè)計(jì)一個(gè)好的領(lǐng)域模型222
15.5 領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與微服務(wù)架構(gòu)的合223
15.6 領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)與讀寫分離（CQRS）224
15.7 業(yè)務(wù)分層架構(gòu)模式225
15.8 管道過(guò)濾器架構(gòu)模式226
15.9 狀態(tài)機(jī)架構(gòu)模式226
15.10 業(yè)務(wù)切面/業(yè)務(wù)閉環(huán)架構(gòu)模式228
第5部分 從架構(gòu)到技術(shù)管理
第16章 個(gè)人素質(zhì)的提升232
16.1 能力模型232
16.2 影響力的塑造234
第17章 團(tuán)隊(duì)能力的提升237
17.1 不確定性與風(fēng)險(xiǎn)把控237
17.2 以價(jià)值為中心的管理239
17.3 團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)241
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