企業(yè)級云原生架構：技術、服務與實踐

目 錄
第 一部分 云原生概述
第 1章 初見云原生 2
1.1 什么是云原生 2
1.1.1 云原生起源 2
1.1.2 企業(yè)為什么需要云原生 3
1.1.3 云原生的設計原則 7
1.2 云原生架構 9
1.2.1 敏捷基礎設施 10
1.2.2 微服務 12
1.2.3 持續(xù)交付 14
1.2.4 DevOps 16
1.2.5 云原生應用十二要素 19
1.3 CNCF 28
1.3.1 CNCF生態(tài)藍圖 28
1.3.2 CNCF路線圖 31
1.4 企業(yè)應用上云 33
1.4.1 云托管模式 35
1.4.2 云原生模式 37
第 2章 企業(yè)應用架構演進 40
2.1 單體架構 40
2.2 分布式架構 41
2.3 SOA 42
2.4 微服務架構 43
2.5 服務網(wǎng)格架構 45
2.6 Serverless架構 48
第二部分 云原生技術
第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(yōu)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(shù)據(jù)管理 85
3.4.1 非持久化數(shù)據(jù) 86
3.4.2 持久化數(shù)據(jù) 88
3.4.3 集群節(jié)點間共享存儲 91
3.5 Docker網(wǎng)絡 92
3.5.1 網(wǎng)絡命名空間 92
3.5.2 Linux網(wǎng)絡虛擬化 93
3.5.3 Docker網(wǎng)絡架構 95
3.5.4 容器網(wǎng)絡模型 96
3.5.5 單機橋接網(wǎng)絡 98
3.5.6 多機覆蓋網(wǎng)絡 100
3.5.7 混合互聯(lián)網(wǎng)絡 102
3.5.8 網(wǎng)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
第4章 Kubernetes 116
4.1 Kubernetes的基本概念和術語 117
4.1.1 資源抽象對象 120
4.1.2 控制器抽象對象 123
4.1.3 其他輔助對象 128
4.2 Kubernetes系統(tǒng)架構 128
4.2.1 K8s整體架構 128
4.2.2 K8s集群高可用架構 131
4.2.3 K8s網(wǎng)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可操作的資源對象類型 159
4.4.4 kubectl參數(shù)列表 160
4.4.5 kubectl輸出格式 161
4.5 Kubernetes容器云 162
4.5.1 阿里云容器服務（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
第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(jiān)控K8s集群 179
5.2.1 監(jiān)控K8s集群節(jié)點 181
5.2.2 監(jiān)控K8s的pod 183
5.2.3 監(jiān)控K8s的API server 184
5.2.4 監(jiān)控K8s的服務 185
5.2.5 監(jiān)控kube-state-metrics 187
5.3 Prometheus監(jiān)控傳統(tǒng)應用 187
第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(wǎng)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(yōu)缺點對比 221
6.5.4 兩種協(xié)議風格的融合方案 222
第三部分 云原生服務
第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 分布式存儲服務 240
7.4 虛擬網(wǎng)絡服務 243
第8章 云原生DaaS服務 247
8.1 數(shù)據(jù)庫服務 247
8.2 分布式對象存儲 249
8.3 分布式緩存 252
8.4 分布式日志服務 257
8.5 分布式消息隊列 260
8.6 大數(shù)據(jù)服務 264
8.6.1 大數(shù)據(jù)平臺 265
8.6.2 數(shù)據(jù)資源池 268
8.6.3 數(shù)據(jù)集成平臺 269
第9章 云原生PaaS服務 270
9.1 分布式應用服務 270
9.2 分布式配置中心 273
9.3 分布式數(shù)據(jù)庫服務 276
9.4 分布式定時任務 281
9.5 業(yè)務實時監(jiān)控服務 283
9.6 服務網(wǎng)關 286
9.7 技術組件服務 288
9.7.1 統(tǒng)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(shù)據(jù)傳輸服務 300
第四部分 云原生架構實踐
第 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(shù)據(jù)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
第 11章 數(shù)據(jù)一致性解決方案 337
11.1 數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)一致性模型 341
11.3 數(shù)據(jù)一致性原則 342
11.3.1 數(shù)據(jù)一致性實現(xiàn)指導 342
11.3.2 數(shù)據(jù)拆分原則 344
11.3.3 熱點數(shù)據(jù)處理 345
11.4 鎖機制 346
11.4.1 悲觀鎖與樂觀鎖 346
11.4.2 數(shù)據(jù)庫鎖 347
11.4.3 分布式鎖 347
11.5 數(shù)據(jù)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
第 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(shù)據(jù)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