産品特色

編輯推薦

網易雲平颱開發一綫的主力，為你講述雲原生的技術體係，展示從單體到服務化架構的演進。

內容簡介

針對企業如何采用雲原生架構實現高效的産品迭代能力、支持互聯網業務健康發展，《雲原生應用架構實踐》總結瞭一套可行的方法論。書中詳解瞭雲原生應用的內涵和要點，對實現雲原生應用麵臨的功能和非功能（高性能、高可用、可擴展、安全性、高可靠等）的不同階段需求和實現方案進行瞭較為完整的梳理。內容涵蓋瞭係統工程化、高性能數據庫、分布式數據庫、DevOps、微服務架構、服務化測試、多機房架構等方麵，既有業務挑戰分析，也有架構實踐指導，並通過實戰案例加以詮釋。

本書適閤希望采用雲計算幫助企業實現業務提升的 CTO、CIO、架構師等群體。

作者簡介

網易雲基礎服務架構團隊，負責網易雲基礎服務平颱建設，包括計算、網絡、存儲、CDN、數據庫等服務，以及自動化平颱的架構和實踐，該平颱支撐瞭網易內部95%的互聯網産品。團隊在互聯網産品開發和規範化的係統建設上有豐富的經驗，對互聯網業務需求、係統設計、開發、測試、運維和調優等方麵有獨到的經驗和理解。

祝一切順利！

精彩書評

　　從十餘年前的各種分布式係統研發到現在的容器雲，從支撐原有業務到孵化各個新業務，網易的發展離不開統一的、與時俱進的技術架構。網易雲厚積薄發，對外開放內部的技術積纍和知識經驗，本書是網易架構演進經驗的集大成者，希望能夠幫助整個産業更好地利用雲計算技術推動業務更上一層樓。

　　汪源，網易杭州研究院執行院長

　　處在互聯網+浪潮中的技術從業者，需要理解基礎架構的前沿，把寶貴的時間和精力集中在業務邏輯和交互實現上。新時代互聯網的服務架構已經衍生齣全麵的技術生態，不僅改變瞭基礎服務的利用方式，也在深刻地改變著應用的開發流程和模式。本書是網易十多年來在多個成功産品上的經驗總結，是難得一見的技術分享。願大傢都能從中有所受益。

　　翁愷，浙江大學計算機教授

　　網易博客的流行，網易新聞客戶端、網易雲音樂、網易雲課堂從同類産品中脫穎而齣，以及網易考拉海購、網易嚴選的逐漸崛起，都離不開網易杭州研究院的基礎技術與架構，尤其是網易雲的支撐。本書作者都是戰鬥在網易雲平颱開發一綫的主力，這是他們近幾年“雲原生應用”開發的總結，相信能讓讀者收獲良多。

　　謝騁超，網易考拉海購首席架構師

　　本書係統講解在初創期、成長期、穩定期等不同時間，互聯網應用在雲上的zui佳架構實踐，技術人一定能找到自己感興趣的章節，推薦！

　　瀋劍，58同城的技術委員會執行主席

　　本書基於價值、原則、實踐、工具等層次，立體化地詮釋雲原生，在討論“12要素應用”、“DevOps”、“持續集成”、“持續交付”等原則、實踐層麵內容的同時，還介紹瞭針對不同設計目標場景的工具對比選型和使用方法。本書是網易雲基礎服務架構團隊對多年雲計算實踐經驗的完整總結，也是當前雲計算行業對雲原生理念和實踐進行深入探討的有益嘗試。

　　丁軼群，浙大SEL實驗室創始人，杭州諧雲科技CTO

　　網易雲架構團隊傾其所有、毫無保留地分享他們基於開放技術打造雲原生應用架構的經驗和心得，閱讀此書就象探尋網易內部雲原生架構一樣，相信讀者必受益匪淺。

　　王慶，OpenStack基金會個人獨立董事，英特爾開源技術中心開發經理

　　DevOps以業務價值為導嚮，以持續交付為核心工程實踐，力求流水綫式、又快又穩地交付有用的價值，而雲原生架構使得基礎設施等真正變成透明式的“背景”，成為持續交付的基石。網易雲團隊匯聚多年功力，在本書中闡述瞭從零到韆萬並發規模雲原生應用的方方麵麵，您值得擁有。

　　蕭田國，高效運維社區發起人，DevOpsDays中國聯閤發起人

目錄

引子 1

第1章　互聯網係統架構的挑戰 2

1.1 雲應用架構技術發展 4

1.2 雲平颱下架構的不同點 5

1.2.1 開發模式的區彆 6

1.2.2 交付模式的區彆 7

1.2.3 架構設計的區彆 8

1.3 雲原生應用架構 10

1.4 架構演化發展曆程 21

1.4.1 初創期架構 22

1.4.2 快速成長期架構 24

1.4.3 分布式服務架構 26

1.5 雲計算服務介紹 29

1.6 雲計算解決方案 31

1.7 案例概述 34

1.7.1 背景介紹 34

1.7.2 環境要求 36

1.7.3 項目構建 36

1.7.4 項目運行 36

1.7.5 相關技術介紹 37

小結 40

第2章 從0到1工程實踐 41

2.1 工程化 41

2.1.1 工程模闆 41

2.1.2 模塊化 45

2.1.3 工程化構建 50

2.1.4 代碼規範及檢查 53

2.1.5 代碼版本管理 54

2.1.6 環境劃分 61

2.2 基於容器工程化 62

2.2.1 Docker及作用 63

2.2.2 Docker鏡像及操作 66

2.2.3 Docker容器及操作 73

2.2.4 基於容器工程化 77

2.3 實戰示例 78

小結 84

第3章 初創期應用架構實踐 85

3.1 技術選型 85

3.1.1 業務框架選型 85

3.1.2 結構化數據存儲 92

3.1.3 緩存選型 102

3.1.4 靜態資源存儲 106

3.2 架構實踐 109

3.2.1 快速迭代 109

3.2.2 高可用與負載均衡 111

3.2.3 交付與部署 117

3.2.4 Web應用安全 119

3.3 應用監控 127

3.3.1 應用監控指標 127

3.3.2 應用進程監控 128

3.3.3 操作係統監控 129

小結 136

第4章 快速成長期應用架構實踐 137

4.1 關鍵業務需求 137

4.1.1 計數與排序 137

4.1.2 秒殺 146

4.1.3 全文檢索 149

4.1.4 日誌收集 154

4.2 架構實踐 156

4.2.1 前端係統擴展 157

4.2.2 無狀態服務設計 157

4.2.3 在綫水平擴展 160

4.2.4 後端係統擴展 163

4.2.5 係統通信 173

4.2.6 消息中間件 176

4.3 係統優化 181

4.3.1 靜態資源分離 182

4.3.2 數據庫調優 185

4.3.3 係統高可用 193

4.4 應用診斷 200

4.4.1 應用健康檢查 200

4.4.2 性能問題診斷 204

4.4.3 基於日誌的故障診斷 210

4.5 數據庫診斷 214

4.6 DevOps 223

4.6.1 持續集成 224

4.6.2 持續交付 227

4.6.3 灰度發布 229

4.6.4 大應用編排 231

4.7 安全設計 246

4.7.1 入侵檢測 247

4.7.2 防劫持攻擊 249

小結 255

第5章 穩定期服務化應用架構實踐 256

5.1 業務拆分 256

5.2 統一配置中心 259

5.3 分布式定時任務 261

5.3.1 分布式定時任務設計 262

5.3.2 業界流行的開源框架 264

5.4 分布式鎖係統 274

5.5 微服務化架構 277

5.5.1 服務發現 279

5.5.2 服務治理 302

5.5.3 微服務框架 307

5.5.4 服務編排 313

5.5.5 微服務測試 321

5.6 分布式數據一緻性 333

5.6.1 CAP和BASE理論 333

5.6.2 一緻性模型 336

5.6.3 典型的解決方案 337

5.7 同城多活 344

5.7.1 應用同城多活 345

5.7.2 跨AZ負載均衡 347

5.8 故障診斷 348

小結 353

參考文獻 354

技術術語 356

精彩書摘

　　推薦序一

　　不知不覺，網易公司已經走到第20個年頭。網易的業務從郵箱、門戶和遊戲業務，拓展到電商、文娛、教育和農業闆塊，並在雲計算、大數據、人工智能、增強現實等領域進行瞭戰略布局。每一項業務的健康發展，從“道”的層麵而言是在於與用戶共同成長，從“術”的層麵則是不斷打磨産品，使之更好地滿足用戶需求。

　　互聯網信奉“快”，但網易更尊重“匠心”，産品每一個特性的更新，都需要經過反復的驗證。這也意味著，網易業務多元化背後需要大量的産品研發和迭代工作，因此，與之匹配的應用架構至關重要。網易架構在業務成長中不斷演進，形成瞭當下的雲原生架構，讓95%的互聯網業務真正運行於雲端，業務團隊隻需要努力為業務編碼。由此，“快”和“匠心”在産品端得到瞭平衡。我相信，雲原生是互聯網業務的最優解。

　　雲原生與傳統雲計算最大的區彆在於，傳統雲計算關注的是如何提供性價比最高的計算、存儲、網絡資源，而雲原生關注的是如何讓産品能夠支持快速驗證業務模式，如何簡化復雜的開發流程、提升研發效率，如何保障産品的高可用性讓業務無需承受成長之痛，如何實現大規模彈性伸縮輕鬆應對業務爆發，等等。也正因如此，“雲原生架構”雖然隻有短短的五個字，其落地卻隱藏瞭無數的變量與陷阱。

　　介於此，本書係統梳理瞭網易雲原生架構的演進經驗，對不同的挑戰分彆給齣相應答案。網易架構仍在演進，我不能說這些答案已經很成熟，但我相信，書中一定會有一些章節正好擊中不同企業的痛點，幫助企業在互聯網業務創新過程中少走一些彎路。網易希望藉此與大傢共同交流探討。

　　陳剛

　　網易杭州研究院院長

　　推薦序二

　　作為一傢誕生於中國互聯網萌芽期的互聯網公司，網易具有豐富的産品綫。長久在網易任職，一個很大的好處是能夠真切地經曆波瀾壯闊的互聯網發展史，而對於技術人來說，更重要的是能夠學習和實踐各項支撐互聯網爆炸式發展的技術，能夠在這段經曆中獲得不同於紙上得來的知識和思想：能切實體會到許多技術為何産生、為何沉寂或者興起，從而能夠在實踐中避免因循守舊或一味求新逐異；更懂得如何根據功能、非功能性需求進行取捨，選擇更有生命力的技術；更加理解架構的本質。

　　我和我的團隊從十多年前的博客時代開始接觸互聯網技術，當時Web2.0概念剛剛興起，網易博客一上綫，用戶量、訪問量就呈爆發式增長，我們最大的睏難並不在於如何編寫代碼，而是怎樣支持産品的高速迭代。以往我們並未經曆業務幾乎每天都在更新迭代的情況，此時通宵更新版本成瞭傢常便飯，為此我們優化瞭版本控製策略，研發並集成瞭自動化構建和發布工具，將其總結為“項目工程化”，在之後的項目中尤為重視。

　　然而，當時博客業務也在變得日益復雜。更新版本時，團隊間的協調成為拖慢迭代節奏的重要因素，因此我們開始把一些業務模塊獨立齣來，以遠程接口方式提供服務，或是在負載均衡入口直接按業務模塊分流，後颱的緩存、數據庫也做瞭相應的拆分，服務化進程就這樣自然地開始瞭，團隊曾考慮藉鑒當時業界流行的SOA（麵嚮服務架構）理念，想引入企業服務總綫等重量級設施，但由於2C業務和性能意味著用戶量的支持及實際的用戶體驗，基於對更輕量、更高性能的渴望，我們最終選擇瞭類似微服務的架構形態。

　　服務化一旦開展，過程就變得更加復雜。隨著發布的頻度再次提升，服務單獨升級帶來瞭版本問題，以及維護、故障期間的雪崩等一係列棘手的問題，代碼質量也開始下降，由於各種方式的RPC調用、服務發現封裝方式大量地充斥在代碼中，我們意識到必須要有統一的框架支持服務化進程，於是近十年前我們有瞭自己的微服務框架，逐步解決雪崩、版本、服務發現、降級等問題。

　　後博客時代，我們將工程化、服務化等工具、框架應用於新的業務，又發現瞭新的問題。服務化帶來瞭業務計算節點種類和數量的大幅增長，運維部署變得非常睏難，在資源層麵，服務化後的節點無法充分利用服務器資源，眾多的服務被混閤部署在同一颱服務器上，從而服務間資源爭搶，故障恢復時與各産品、各模塊的協調成瞭最麻煩的問題，我們意識到單颱服務器的負載在短短幾年內已發生瞭極大的改變，要解決資源管理問題，雲計算勢在必行。

　　很幸運的是我與團隊能受公司之托來負責雲計算平颱的研發工作，2012年鞦，網易雲計算平颱正式開始支持公司業務，得益於SDN技術與公司原內網環境的較好融閤，雲平颱很快得到瞭廣泛使用。相比物理機節點數量的綫性增長，虛擬機的數量指數級增長在很大程度上解決瞭原本遇到的資源管理問題；虛擬主機做到專機專用按需配置，使用數據庫、緩存等基礎服務再也不用等待運維團隊部署維護，係統運維效率也得到瞭極大的提升。

　　獲取資源容易瞭，産品自然而然規劃齣眾多的測試環境，如開發環境、集成環境、預發布環境等，於是搭建測試環境，持續集成與交付很快成瞭新瓶頸，更麻煩的是業務服務化架構日漸成型，應用運維的復雜度指數級提升。為此，我們又打造瞭自動化部署平颱，解決集群的編排、版本更新、迴滾等問題，平颱上綫後每月的部署次數直綫上升，達到數萬次之多。沒有雲計算時，我們覺得兩套測試環境共用就行，每天集成部署一兩次就行，有瞭雲計算後，原本被壓抑的資源、迭代頻度的需求被瞬間釋放，反應到産品中的便是功能開發並行度和迭代速度的大幅提升，迭代風險的大幅下降。上雲的收益由此可見一斑，先行擁抱雲計算的企業在産品競爭中可獲得巨大的優勢。

　　可以說在網易這樣的成熟互聯網公司，是原本的軟件架構、技術體係的進化推動瞭雲計算的實施，塑造瞭雲計算平颱的形態，我們的業務技術架構是與雲計算伴隨生長的，並且經曆瞭漫長的迭代過程，而對於後來者，基於雲來設計軟件架構、實現工程化、建設運維體係，則可以選擇一條前人已充分實踐並總結和提煉的路徑，一開始便可以從雲而生，這也就是我們所說的雲原生的技術體係。我們在開放網易雲計算能力的過程中遇到過不少用戶，他們不知道網易這樣的互聯網企業如何基於雲高速迭代産品、支撐海量用戶，不知道如何在架構設計、技術選型階段邁齣第一步，如何為未來的發展打下基礎，或是業務增長後如何應對。有初創企業雖然靈活快速卻控製不瞭迭代質量、刹不住車的，也有傳統企業提不瞭速的。正是看到這些問題，我認為，作為互聯網技術的實踐者，我們不僅應當將我們的平颱、工具鏈開放齣來，同時也應將我們的雲端架構實踐梳理成知識體係分享齣來，在這“大眾創業，萬眾創新”的互聯網+時代為企業健康發展作齣力所能及的貢獻。

　　陳諤

　　網易杭州研究院雲計算技術部總監

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前言/序言

　　從互聯網、移動互聯網到雲計算、大數據、人工智能，再到虛擬現實/增強現實，十多年來，信息技術的日新月異催生瞭不斷湧現的互聯網新業態，也推動瞭傳統行業投身於數字化創新的浪潮。此時此刻，機器取代人類的說法固然誇張，卻也真實地反映瞭新技術應用對産業帶來的衝擊。

　　全球頂級商業機構都是能夠把握技術創新成果的企業；而對技術運用不當的企業，即便起點與前者一緻，或許也曾風光一時，但最終還是步履維艱，甚至煙消雲散。決定能否與技術趨勢同行的一個核心因素就是技術架構。如果說商業模式是商業組織的靈魂，那麼架構就是靈魂的根基。最典型的例子就是電商618、雙11大促，流量爆發之下如何保障整個商品交易流程的體驗，對係統設計和運維保障都是巨大的考驗，這也推動瞭技術的進步。當前的大促活動依然讓電商企業如履如臨，然而挑戰難度已經不如七八年前，這就是架構演進趨於成熟的錶現，充分利用雲計算理念的“互聯網架構”由此為業界所推崇。

　　綜閤考慮IT資産、業務規模、發展階段、人纔儲備及投資成本，不同企業需要的互聯網架構並不完全一樣，譬如初創公司考慮百萬級並發可能不閤時宜，然而為長遠計，想跟上發展迅速、爆發力驚人的互聯網業務，架構設計需要既能滿足當前業務需求，又具備快速升級支撐下一個發展階段的能力。企業如何正確駕馭架構的設計和演進？有哪些通用的成熟經驗可供藉鑒？業界對此不乏零星的討論，但企業仍缺乏係統的、可指導實踐的參考資料。

　　本書是網易雲基礎服務架構團隊根據網易集團的十餘年實踐，結閤社區優秀案例總結而成的互聯網架構演進指南。2006年，懷著儲備互聯網技術和孵化新業務的初衷，網易杭州研究院揚帆起航，及至今日在兩個方嚮上都有不俗的成績，一端是分布式、雲計算、大數據、人工智能、增強現實，一端是教育、電商、金融、遊戲，這一切都是構建在韆錘百煉的互聯網架構之上的，這就是同時滿足功能性需求、非功能性需求和産品快速迭代需求的雲原生架構。網易雲希望把這些經驗分享給業界，與各行各業一起踐行中國雲計算。

　　全書共5章，以商業組織的互聯網業務成長為主綫，著眼於業務需求，清晰地剖析互聯網架構的挑戰，雲原生架構的特徵、構成和解決的問題，以及架構演進的路徑，並通過案例對設計原則和實踐加以詮釋。通過閱讀本書，架構師能夠藉鑒網易十餘年的經驗結晶，無須反復試驗，即可快速設計符閤互聯網業務場景需求的架構，而有一定基礎的讀者朋友也能更加透徹地理解和規劃未來的方嚮。

　　全書由堯飄海統籌構思，網易雲基礎服務架構團隊成員參與寫作，書中部分圖片脫胎於社區文檔或官方宣傳資料。第1章以宏觀視角簡明地解析互聯網業務挑戰及架構演進要點；第2章介紹開始搭建業務係統時需要的項目版本管理工具、以Docker為代錶的容器技術，以及常見語言的工程化構建方式，並結閤實戰示例給予完整展現；第3章針對訪問流量不是很大的業務起步階段，講述如何做好技術選型，實現一個支持快速迭代、高可用、安全的應用服務端；第4章介紹如何解決業務高速成長階段的可擴展性、性能、係統集成與交互、數據可靠性等挑戰；第5章以分布式定時任務和分布式鎖係統的實現為例，介紹分布式服務應用挑戰和架構方法，重點解析瞭微服務架構、分布式數據一緻性和同城多活的實踐。

　　全書內容分彆由堯飄海、焦智慧、王新勇、張小剛和馮常健主筆，黃慶兵、郭憶、喬安然、何李夫、孫建良、劉發明、瀋明星、崔曉晴、易庭、祝劍鋒、薑政鼕、硃淩墨等網易雲架構師和工程師參與瞭寫作，插圖由李倩倩和紀桂蓮支持完成。

　　本書的付梓要特彆感謝電子工業齣版社的符隆美編輯，她幫助我們及時地解決瞭遇到的各種問題。

　　限於作者的精力與能力，書中難免齣現一些疏漏之處，請廣大讀者不吝指正，並予以包涵，我們會在再版中修正。

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