互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)核心技術(shù)：構(gòu)建可伸縮的Web應(yīng)用

1 核心概念 1 什么是伸縮性 ................................................................................................ 2 從單一服務(wù)器到全球用戶的Web 架構(gòu)演化 ............................................... 4 單一服務(wù)器 ............................................................................................ 5 使用更強的服務(wù)器：垂直伸縮 ............................................................ 6 服務(wù)分離 .............................................................................................. 10 內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)：靜態(tài)內(nèi)容的伸縮性 .................................................. 12 分散訪問流量：水平伸縮 .................................................................. 13 服務(wù)全球用戶的伸縮性架構(gòu) .............................................................. 16 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)概覽 ...................................................................... 18 前端 ...................................................................................................... 19 Web 應(yīng)用層 .......................................................................................... 20 Web 服務(wù)層 .......................................................................................... 20 附加組件 .............................................................................................. 21 數(shù)據(jù)持久層 .......................................................................................... 21 數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)架構(gòu) .............................................................................. 22 應(yīng)用架構(gòu)概覽 .............................................................................................. 23 前端 ...................................................................................................... 24 Web 服務(wù) .............................................................................................. 25 支撐技術(shù) .............................................................................................. 29 小結(jié) .............................................................................................................. 30 2 軟件設(shè)計原則 31 簡單 .............................................................................................................. 31 隱藏復(fù)雜與構(gòu)建抽象 .......................................................................... 32 避免過度設(shè)計 ...................................................................................... 33 嘗試測試驅(qū)動開發(fā) .............................................................................. 34 從軟件設(shè)計的簡化范例中學(xué)習(xí) .......................................................... 35 低耦合 .......................................................................................................... 36 促進低耦合 .......................................................................................... 37 避免不必要的耦合 .............................................................................. 39 低耦合范式 .......................................................................................... 40 不要重復(fù)自己（DRY） .............................................................................. 41 復(fù)制粘貼代碼 ...................................................................................... 42 基于約定編程 .............................................................................................. 43 畫架構(gòu)圖 ...................................................................................................... 46 用例圖 .................................................................................................. 49 類圖 ...................................................................................................... 50 模塊圖 .................................................................................................. 51 單一職責 ...................................................................................................... 52 改善單一職責 ...................................................................................... 52 單一職責的例子 .................................................................................. 53 開閉原則 ...................................................................................................... 53 依賴注入 ...................................................................................................... 55 控制反轉(zhuǎn)（IOC） ....................................................................................... 57 為伸縮而設(shè)計 .............................................................................................. 59 增加副本 .............................................................................................. 60 功能分割 .............................................................................................. 62 數(shù)據(jù)分片 .............................................................................................. 63 自愈設(shè)計 ...................................................................................................... 65 小結(jié) .............................................................................................................. 67 3 構(gòu)建前端層 69 狀態(tài)管理 ...................................................................................................... 70 管理HTTP 會話 .................................................................................. 73 管理文件 .............................................................................................. 77 管理其他類型的狀態(tài) .......................................................................... 80 可伸縮的前端組件 ...................................................................................... 83 DNS ...................................................................................................... 84 負載均衡器 .......................................................................................... 85 Web 服務(wù)器 .......................................................................................... 92 緩存 ...................................................................................................... 93 自動伸縮 .............................................................................................. 94 部署案例 ...................................................................................................... 96 AWS 場景 ............................................................................................ 97 私有數(shù)據(jù)中心 ...................................................................................... 98 小結(jié) ............................................................................................................ 101 4 Web 服務(wù) 102 Web 服務(wù)設(shè)計............................................................................................ 102 Web 服務(wù)作為一種備用表示層 ........................................................ 103 API 優(yōu)先方式 .................................................................................... 105 務(wù)實的方式 ........................................................................................ 107 Web 服務(wù)類型............................................................................................ 108 以功能為中心的服務(wù) ........................................................................ 109 以資源為中心的服務(wù) ........................................................................ 111 伸縮REST Web 服務(wù) ................................................................................ 115 保持服務(wù)無狀態(tài) ................................................................................ 115 緩存服務(wù)響應(yīng) .................................................................................... 121 功能分割 ............................................................................................ 124 小結(jié) ............................................................................................................ 127 5 數(shù)據(jù)存儲層 129 MySQL 伸縮性 .......................................................................................... 130 復(fù)制 .................................................................................................... 130 數(shù)據(jù)分區(qū)（分片） ............................................................................ 142 NoSQL 伸縮性 .......................................................................................... 157 最終一致性 ........................................................................................ 160 快速恢復(fù)增加可用性 ........................................................................ 164 Cassandra 拓撲結(jié)構(gòu) .......................................................................... 166 小結(jié) ............................................................................................................ 170 6 緩存 171 緩存命中率 ................................................................................................ 171 基于HTTP 的緩存 .................................................................................... 173 HTTP 緩存頭 ..................................................................................... 174 HTTP 緩存技術(shù)類型 ......................................................................... 179 伸縮HTTP 緩存 ................................................................................ 185 緩存應(yīng)用對象 ............................................................................................ 188 對象緩存的一般類型 ........................................................................ 189 伸縮對象緩存 .................................................................................... 194 緩存的經(jīng)驗法則 ........................................................................................ 198 緩存整個調(diào)用棧 ................................................................................ 198 用戶間緩存重用 ................................................................................ 199 從哪兒開始使用緩存？ .................................................................... 201 緩存失效的困難 ................................................................................ 201 小結(jié) ............................................................................................................ 203 7 異步處理 204 核心概念 .................................................................................................... 204 同步處理的例子 ................................................................................ 205 異步處理的例子 ................................................................................ 208 購物類比 ............................................................................................ 211 消息隊列 .................................................................................................... 213 消息生產(chǎn)者 ........................................................................................ 214 消息代理 ............................................................................................ 215 消息消費者 ........................................................................................ 216 消息協(xié)議 ............................................................................................ 220 消息基礎(chǔ)設(shè)施 .................................................................................... 221 消息隊列的好處 ........................................................................................ 224 實現(xiàn)異步處理 .................................................................................... 225 更好的伸縮性 .................................................................................... 226 平衡流量峰值 .................................................................................... 227 失敗隔離和自我修復(fù) ........................................................................ 228 解耦 .................................................................................................... 229 消息隊列相關(guān)的挑戰(zhàn) ................................................................................ 230 消息無序 ............................................................................................ 230 消息重新入隊列 ................................................................................ 233 競態(tài)條件可能性增大 ........................................................................ 233 復(fù)雜度風(fēng)險 ........................................................................................ 234 消息隊列有關(guān)的反模式 ............................................................................ 235 將消息隊列當作TCP 套接字 ........................................................... 235 將消息隊列當作數(shù)據(jù)庫 .................................................................... 235 耦合消息生產(chǎn)者和消費者 ................................................................ 235 缺少壞消息處理 ................................................................................ 236 消息平臺快速比較與選擇 ........................................................................ 237 亞馬遜簡單隊列服務(wù) ........................................................................ 237 RabbitMQ ........................................................................................... 240 ActiveMQ ........................................................................................... 242 最后的比較說明 ................................................................................ 243 事件驅(qū)動架構(gòu)介紹 .................................................................................... 245 請求/響應(yīng)交互 ................................................................................... 246 直接隊列交互 .................................................................................... 247 事件驅(qū)動交互 .................................................................................... 247 小結(jié) ............................................................................................................ 250 8 數(shù)據(jù)搜索 252 索引介紹 .................................................................................................... 252 數(shù)據(jù)建模 .................................................................................................... 260 NoSQL 數(shù)據(jù)建模 .............................................................................. 260 寬列數(shù)據(jù)存儲的例子 ........................................................................ 264 搜索引擎 .................................................................................................... 271 搜索引擎介紹 .................................................................................... 272 使用專用搜索引擎 ............................................................................ 274 小結(jié) ............................................................................................................ 275 9 伸縮性的其他維度 277 自動化實現(xiàn)生產(chǎn)力可伸縮 ........................................................................ 278 測試 .................................................................................................... 278 構(gòu)建與部署 ........................................................................................ 280 監(jiān)控與報警 ........................................................................................ 285 日志聚合 ............................................................................................ 289 個人可伸縮 ................................................................................................ 291 加班不是一種伸縮性方案 ................................................................ 291 自我管理 ............................................................................................ 293 伸縮敏捷團隊 ............................................................................................ 300 增加人手 ............................................................................................ 300 流程與創(chuàng)新 ........................................................................................ 301 團結(jié)的文化 ........................................................................................ 302 小結(jié) ............................................................................................................ 303 A 推薦閱讀 304