企業級雲原生架構 技術、服務與實踐

劉景應，具有20年軟件開發、架構設計以及解決方案諮詢經驗，目前就職於阿里云云原生應用平台，熟悉互聯網企業的技術棧與開發管理模式，對雲原生相關技術、產品、架構有較為全面的理解，是國內云原生技術的先行者和佈道者，致力於推動雲原生相關理念和技術在國內IT應用中的落地實踐；具備豐富的大型實時在線應用系統的架構設計經驗，曾負責了多個部委以及行業頭部客戶的核心業務系統的架構諮詢與技術指導。

一部分雲原生概述
1章初見雲原生2
1.1什麼是雲原生2
1.1.1雲原生起源2
1.1.2企業為什麼需要雲原生3
1.1.3雲原生的設計原則7
1.2雲原生架構9
1.2.1敏捷基礎設施10
1.2.2微服務12
1.2.3持續交付14
1.2.4 DevOps 16
1.2.5雲原生應用十二要素19
1.3 CNCF 28
1.3.1 CNCF生態藍圖28
1.3.2 CNCF路線圖31
1.4企業應用上雲33
1.4.1雲託管模式35
1.4.2雲原生模式37

2章企業應用架構演進40
2.1單體架構40
2.2分佈式架構41
2.3 SOA 42
2.4微服務架構43
2.5服務網格架構45
2.6 Serverless架構48

*二部分雲原生技術
3章Docker 52
3.1 Docker概述52
3.1.1容器和虛擬機52
3.1.2 Docker的歷史與版本54
3.1.3 Docker的構成55
3.1.4 Docker處理流程57
3.1.5 Docker的優勢57
3.1.6 Docker常用命令58
3.2 Docker分層設計63
3.2.1分層設計與寫時拷貝64
3.2.2鏡像分層管理66
3.2.3鏡像版本變更管理69
3.3 Docker三要素70
3.3.1鏡像70
3.3.2容器74
3.3.3鏡像倉庫81
3.4 Docker數據管理85
3.4.1非持久化數據86
3.4.2持久化數據88
3.4.3集節點間共享存儲91
3.5 Docker網絡92
3.5.1網絡命名空間92
3.5.2 Linu網絡虛擬化93
3.5.3 Docker網絡架構95
3.5.4容器網絡模型96
3.5.5單機橋接網絡98
3.5.6多機覆蓋網絡100
3.5.7混合互聯網絡102
3.5.8網絡訪問控制104
3.6 Docker三劍客106
3.6.1 Docker Machine 107
3.6.2 Docker Compose 109
3.6.3 Docker Swarm 110

4章Kubernetes 116
4.1 Kubernetes的基本概念和術語117
4.1.1資源抽像對象120
4.1.2控制器抽像對象123
4.1.3其他輔助對象128
4.2 Kubernetes系統架構128
4.2.1 K8s整體架構128
4.2.2 K8s集高可用架構131
4.2.3 K8s網絡架構133
4.3 Kubernetes運行機制138
4.3.1應用運行原理138
4.3.2應用訪問機制141
4.3.3核心組件運行原理147
4.4 kubectl命令155
4.4.1 kubeconfig 155
4.4. 2 kubectl子命令157
4.4.3 kubectl可作的資源對像類型159
4.4.4 kubectl參數列表160
4.4.5 kubectl輸出格式161
4.5 Kubernetes容器雲162
4.5.1阿里雲容器服務（ACK） 162
4.5.2 Amazon Elastic Kubernetes Service（Amazon EKS） 165
4.5.3 Azure Kubernetes Service（AKS） 166
4.5.4 Google Kubernetes Engine （GKE） 167

5章Prometheus 169
5.1 Prometheus概述169
5.1.1 Prometheus簡介169
5.1.2 Prometheus相關概念170
5.1.3 Prometheus組成及架構172
5.1.4 prometheus.yml配置文件175
5.2 Prometheus監控K8s集179
5.2.1監控K8s集節點181
5.2.2監控K8s的pod 183
5.2.3監控K8s的API server 184
5.2.4監控K8s的服務185
5.2.5監控kube-state-metrics 187
5.3 Prometheus監控傳統應用187

6章微服務190
6.1微服務架構概述190
6.1.1微服務架構的演進190
6.1.2微服務架構的特點192
6.1.3微服務治理193
6.1.4微服務的組織架構195
6.2微服務設計原則196
6.3服務化*佳實踐202
6.4微服務框架203
6.4.1 High-Speed Service Framework（HSF） 203
6.4.2 Dubbo 205
6.4.3 Spring Cloud 206
6.4.4 gRPC 209
6.4.5服務網格（service mesh） 211
6.5微服務通信215
6.5.1 RPC 215
6.5.2 RESTful 218
6.5.3優缺點對比221
6.5.4兩種協議風格的融合方案222

三部分雲原生服務
7章云原生IaaS服務234
7.1容器服務235
7.2鏡像倉庫服務238
7.3分佈式存儲服務240
7.4虛擬網絡服務243
8章云原生DaaS服務247
8.1數據庫服務247
8.2分佈式對象存儲249
8.3分佈式緩存252
8.4分佈式日誌服務257
8.5分佈式消息隊列260
8.6大數據服務264
8.6.1大數據平台265
8.6.2數據資源池268
8.6.3數據集成平台269

9章云原生PaaS服務270
9.1分佈式應用服務270
9.2分佈式配置中心273
9.3分佈式數據庫服務276
9.4分佈式定時任務281
9.5業務實時監控服務283
9.6服務網關286
9.7技術組件服務288
9.7.1統一認證服務288
9.7.2單點登錄服務289
9.7.3全局序列號服務290
9.7.4持久化服務292
9.7.5連接池服務293
9.7.6事務管理295
9.7. 7異常管理297
9.7.8數據傳輸服務300

四部分雲原生架構實踐
10章高可用解決方案304
10.1高可用定義304
10.2高可用設計305
10.2.1應用設計305
10.2.2數據設計311
10.2.3兼容性設計314
10.2.4容量設計315
10.3高可用方案317
10.3.1全鏈路壓測方案317
10.3.2流控降級方案321
10.3.3故障演練方案323
10.3.4故障隔離方案327
10.3.5彈性伸縮方案330
10.3.6應用應急預案333

11章數據一致性解決方案337
11.1數據一致性理論337
11.1.1 ACID特性338
11.1.2事務隔離級別338
11.1.3 CAP定理339
11.1.4 BASE思想340
11.2數據一致性模型341
11.3數據一致性原則342
11.3.1數據一致性實現指導342
11.3.2數據拆分原則344
11.3.3熱點數據處理345
11.4鎖機制346
11.4.1悲觀鎖與樂觀鎖346
11.4 .2數據庫鎖347
11.4.3分佈式鎖347
11.5數據一致性解決方案348
11.5.1強一致性解決方案349
11.5.2弱一致性解決方案352
11.5.3 *終一致性解決方案353

12章容災多活解決方案359
12.1 SHARE 78容災等級359
12.2容災目標362
12.3數據容災方案363
12.4同城雙活方案364
12.5兩地三中心方案366
12.6異地雙活方案367
12.7單元化方案369