微服务架构深度解析：原理、实践与进阶

定　　价：118 元

丛书名：深入理解精品

• 作者：王佩华
• 出版时间：2021/6/1
• ISBN：9787121412387
• 出 版 社：电子工业出版社

• 中图法分类：TP368.5 
• 页码：580
• 版次：01
• 开本：16开

内容简介

在当今的数字化经济时代，微服务架构已经成为公司业务构建的主流架构模式，代表了未来的技术发展趋势，同时微服务也成为开发者的必备技能。本书从微服务架构的设计理念和方法论切入，从不同角度全面介绍微服务特性、使用场景、组织流程、构建交互、部署交付等软件工程各个关键环节和核心要素，既包含了具体微服务技术的源码解读、原理分析，也加入了作者在电信、金融领域积累的真实案例和实践经验。全书分为原理篇、实践篇、进阶篇。原理篇涵盖微服务的概念、采用前提、领域驱动设计、DevOps；实践篇对Spring Boot、Spring Cloud 治理框架、系统集成、微服务数据架构、微服务交付、微服务的监控等重要技术话题展开深入讲解；进阶篇主要介绍函数式编程及响应式微服务架构、Kubernetes、云原生架构生态。本书不仅适合初学者深入理解微服务架构，也可以作为团队管理者或者架构师进阶微服务架构的技术参考手册。

作者介绍

王佩华毕业于天津理工大学，目前就职于京东公司，任架构师，从事多年金融及电信行业分布式系统架构的设计及研发管理工作。多项微服务领域专利的发明人，热衷于参与开源社区并主导了公司微服务项目的开源和推广，擅长通信协议设计、分布式中间件设计、高并发系统架构设计及云原生架构等。

目 录

原理篇
第1 章 微服务概述 ..................................................................................................................... 2
1.1 微服务架构介绍 ................................................................................................................ 3
1.1.1 背景介绍 ............................................................................................................................... 3
1.1.2 微服务的定义 ....................................................................................................................... 4
1.1.3 微服务与云原生 ................................................................................................................... 6
1.2 微服务主要特性 ................................................................................................................ 9
1.2.1 粒度更细的服务 ................................................................................................................... 9
1.2.2 围绕业务划分团队 ............................................................................................................. 10
1.2.3 技术多样性 ......................................................................................................................... 11
1.2.4 去中心化 ............................................................................................................................. 12
1.2.5 自动化运维 ......................................................................................................................... 13
1.2.6 快速演进 ............................................................................................................................. 14
1.3 架构设计哲学 .................................................................................................................. 14
1.3.1 小即是美 ............................................................................................................................. 15
1.3.2 做好一件事 ......................................................................................................................... 16
1.3.3 快速建立原型 ..................................................................................................................... 16
1.3.4 软件的复利效应 ................................................................................................................. 17
1.3.5 可移植性优先 ..................................................................................................................... 18
1.4 小结 ................................................................................................................................. 19
微服务架构深度解析：原理、实践与进阶
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第2 章 微服务的采用前提 ........................................................................................................ 20
2.1 微服务使用场景 .............................................................................................................. 21
2.1.1 项目复杂度 ......................................................................................................................... 21
2.1.2 团队规模 ............................................................................................................................. 22
2.1.3 变更频率 ............................................................................................................................. 22
2.1.4 项目类型 ............................................................................................................................. 23
2.1.5 遗留系统迁移 ..................................................................................................................... 23
2.2 技术与理念 ...................................................................................................................... 24
2.2.1 面向服务 ............................................................................................................................. 24
2.2.2 底座技术 ............................................................................................................................. 25
2.2.3 架构技术 ............................................................................................................................. 26
2.2.4 服务监控与治理 ................................................................................................................. 28
2.2.5 容器和自动化技术 ............................................................................................................. 28
2.2.6 云原生12 要素 ................................................................................................................... 29
2.3 康威定律 .......................................................................................................................... 32
2.3.1 协作问题 ............................................................................................................................. 32
2.3.2 沟通效率问题 ..................................................................................................................... 33
2.3.3 组织的演进 ......................................................................................................................... 33
2.4 流程管理 .......................................................................................................................... 34
2.4.1 敏捷方法论 ......................................................................................................................... 34
2.4.2 DevOps 转型 ....................................................................................................................... 35
2.4.3 自动化管理工具 ................................................................................................................. 37
2.5 小结 ................................................................................................................................. 37
第3 章 微服务构建 ................................................................................................................... 38
3.1 领域驱动设计 .................................................................................................................. 39
3.1.1 领域驱动设计概述 ............................................................................................................. 39
3.1.2 专注问题域 ......................................................................................................................... 42
3.1.3 服务的拆分 ......................................................................................................................... 44
3.1.3 界限上下文 ......................................................................................................................... 46
3.1.4 领域建模 ............................................................................................................................. 47
3.1.5 架构设计 ............................................................................................................................. 49
3.2 微服务化改造 .................................................................................................................. 51
3.2.1 技术债务 ............................................................................................................................. 51
3.2.2 微服务化改造时机 ............................................................................................................. 51
3.2.3 单体架构的改造模式 ......................................................................................................... 51
目 录
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3.3 微服务构建进阶 .............................................................................................................. 53
3.3.1 软件构建 ............................................................................................................................. 53
3.3.2 微服务构建实践 ................................................................................................................. 54
3.3.3 微服务架构反模式 ............................................................................................................. 55
3.4 小结 ................................................................................................................................. 57
实践篇
第4 章 脚手架 .......................................................................................................................... 60
4.1 脚手架介绍 ...................................................................................................................... 61
4.1.1 什么是脚手架 ..................................................................................................................... 61
4.1.2 为什么需要脚手架 ............................................................................................................. 61
4.1.3 不要重新造轮子 ................................................................................................................. 62
4.1.4 常用脚手架 ......................................................................................................................... 64
4.2 Spring Boot 启动 ............................................................................................................. 67
4.2.1 Spring Boot 概述 ................................................................................................................ 67
4.2.2 Spring Boot 快速搭建 ......................................................................................................... 70
4.2.3 @SpringBootApplication 注解详解 ................................................................................... 72
4.2.4 Spring Boot 启动流程进阶 ................................................................................................. 77
4.2.5 Spring Boot 自动装配机制 ................................................................................................. 80
4.2.6 Spring Boot 功能扩展点详解 ............................................................................................. 85
4.3 Spring Boot Starter 技术 .................................................................................................. 88
4.3.1 Spring Boot Starter 概述 ..................................................................................................... 88
4.3.2 Spring Boot 常用开箱即用Starter ..................................................................................... 91
4.3.3 Spring Boot 生产就绪与环境配置 ..................................................................................... 95
4.3.4 Spring Boot 安全管理 ....................................................................................................... 102
4.3.5 Spring Boot 实现自定义Starter ....................................................................................... 108
4.4 Spring Boot Web 容器 ................................................................................................... 114
4.4.1 Spring Boot Web 容器配置 .............................................................................................. 115
4.4.2 Spring Boot 嵌入式Web 容器原理 ................................................................................. 121
4.4.3 Spring Boot 的ClassLoader 加载机制 ............................................................................. 124
4.5 小结 ............................................................................................................................... 131
第5 章 关键技术 ..................................................................................................................... 132
5.1 服务注册与发现 ............................................................................................................ 133
5.1.1 服务注册与发现原理 ....................................................................................................... 133
微服务架构深度解析：原理、实践与进阶
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5.1.2 微服务注册中心技术选型 ............................................................................................... 135
5.1.3 Spring Cloud Eureka ......................................................................................................... 139
5.1.4 Eureka 架构与设计原理 ................................................................................................... 142
5.1.5 Eureka 缓存机制 ............................................................................................................... 145
5.1.6 Eureka 定制化开发 ........................................................................................................... 148
5.2 服务配置中心 ................................................................................................................ 149
5.2.1 服务配置中心管理 ........................................................................................................... 149
5.2.2 Spring Cloud Config ......................................................................................................... 151
5.2.3 Config Server 配置详解 ................................................................................................... 158
5.2.4 Config Server 定制化开发................................................................................................ 161
5.3 微服务网关 .................................................................................................................... 170
5.3.1 微服务网关模式 ............................................................................................................... 170
5.3.2 网关的主要功能 ............................................................................................................... 175
5.3.3 网关的技术选型 ............................................................................................................... 177
5.3.4 Spring Cloud Zuul 网关 .................................................................................................... 178
5.3.5 Zuul 的主要工作原理 ...................................................................................................... 182
5.3.6 Zuul 的插件机制及定制化开发 ....................................................................................... 187
5.3.7 Zuul 的动态路由 .............................................................................................................. 190
5.3.8 Zuul Filter 扩展功能实现 ................................................................................................. 196
5.3.9 Zuul 源码解析 .................................................................................................................. 201
5.4 负载均衡 ........................................................................................................................ 204
5.4.1 负载均衡机制 ................................................................................................................... 204
5.4.2 四层与七层负载均衡 ....................................................................................................... 206
5.4.3 负载均衡算法 ................................................................................................................... 206
5.4.4 Spring Cloud Ribbon ......................................................................................................... 207
5.4.5 Ribbon 的核心工作原理 .................................................................................................. 213
5.4.6 Ribbon 源码解析 .............................................................................................................. 215
5.5 容错与隔离 .................................................................................................................... 222
5.5.1 隔离机制 ........................................................................................................................... 223
5.5.2 微服务的风险 ................................................................................................................... 225
5.5.3 降级保护 ........................................................................................................................... 227
5.5.4 限流保护 ........................................................................................................................... 229
5.5.5 熔断保护 ........................................................................................................................... 231
5.5.6 超时与重试 ....................................................................................................................... 232
5.5.7 Spring Cloud Hystrix 容错框架 ........................................................................................ 233
5.5.8 Hystrix 的核心工作原理 .................................................................................................. 240
目 录
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5.5.9 Hystrix 源码解析 .............................................................................................................. 249
5.6 小结 ............................................................................................................................... 252
第6 章 系统集成 ..................................................................................................................... 253
6.1 服务集成交互技术 ........................................................................................................ 254
6.1.1 网络协议 ........................................................................................................................... 254
6.1.2 Linux I/O 模式 .................................................................................................................. 258
6.1.3 序列化方式 ....................................................................................................................... 262
6.2 REST 服务集成 ............................................................................................................. 263
6.2.1 REST API.......................................................................................................................... 264
6.2.2 Swagger 接口文档规范 .................................................................................................... 270
6.2.3 JAX-RS 提供REST 服务 ................................................................................................. 272
6.2.4 Feign 实现REST 调用 ..................................................................................................... 273
6.3 RPC 远程过程调用 ....................................................................................................... 278
6.3.1 RPC 框架概述 .................................................................................................................. 278
6.3.2 主流RPC 通信框架 ......................................................................................................... 280
6.3.3 Dubbo 架构进阶 ............................................................................................................... 281
6.3.4 Spring Cloud 集成Dubbo ................................................................................................. 294
6.3.5 Spring Cloud 集成gRPC .................................................................................................. 299
6.4 MOM 异步通信 ............................................................................................................. 309
6.4.1 消息中间件概述 ............................................................................................................... 309
6.4.2 消息中间件的使用场景 ................................................................................................... 311
6.4.3 常用消息中间件 ............................................................................................................... 314
6.4.4 RabbitMQ 消息中间件 ..................................................................................................... 314
6.4.5 Kafka 消息中间件 ............................................................................................................ 318
6.4.6 Spring Cloud Stream 概述 ................................................................................................ 319
6.4.7 Stream 源码解析 ............................................................................................................... 325
6.4.8 Stream 应用进阶 ............................................................................................................... 341
6.5 小结 ............................................................................................................................... 344
第7 章 微服务数据架构 .......................................................................................................... 345
7.1 数据分类及存储特性 .................................................................................................... 346
7.1.1 关系数据库概述 ............................................................................................................... 346
7.1.2 NoSQL 数据存储 ............................................................................................................. 349
7.1.3 Spring Data ........................................................................................................................ 353
7.1.4 使用spring-boot-starter-jdbc 访问MySQL ..................................................................... 354
7.1.5 Spring ORM 框架访问数据库 ......................................................................................... 358
微服务架构深度解析：原理、实践与进阶
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7.1.6 Spring Data 与NoSQL 的集成......................................................................................... 363
7.2 事务管理理论 ................................................................................................................ 370
7.2.1 事务管理概述 ................................................................................................................... 370
7.2.2 ACID 理论 ........................................................................................................................ 372
7.2.3 一致性理论 ....................................................................................................................... 373
7.2.4 CAP 理论 .......................................................................................................................... 373
7.2.5 BASE 理论........................................................................................................................ 374
7.3 微服务架构的数据一致性 ............................................................................................ 374
7.3.1 解决方案概览 ................................................................................................................... 375
7.3.2 两阶段提交模式 ............................................................................................................... 375
7.3.3 TCC 补偿模式 .................................................................................................................. 377
7.3.4 Saga 长事务模式 .............................................................................................................. 379
7.3.5 可靠消息模式 ................................................................................................................... 383
7.4 小结 ............................................................................................................................... 389
第8 章 微服务交付 ................................................................................................................. 390
8.1 软件交付演进 ................................................................................................................ 391
8.1.1 软件过程模型 ................................................................................................................... 391
8.1.2 交付演进历程进阶 ........................................................................................................... 394
8.2 微服务如何持续集成交付 ............................................................................................ 397
8.2.1 配置管理概述 ................................................................................................................... 398
8.2.2 持续集成概述 ................................................................................................................... 399
8.2.3 持续集成Pipeline ............................................................................................................. 399
8.2.4 持续交付概述 ................................................................................................................... 408
8.2.5 持续交付Pipeline ............................................................................................................. 408
8.3 基于容器的交付 ............................................................................................................ 410
8.3.1 Docker 概述 ...................................................................................................................... 410
8.3.2 Docker 的原理 .................................................................................................................. 412
8.3.3 Docker 构建部署过程 ...................................................................................................... 414
8.3.4 Docker Compose 编排服务 .............................................................................................. 419
8.3.5 Maven 插件构建Docker 镜像 ......................................................................................... 421
8.4 小结 ............................................................................................................................... 423
第9 章 服务监控治理.............................................................................................................. 424
9.1 监控系统概述 ................................................................................................................ 425
9.1.1 监控系统原理及分类 ....................................................................................................... 425
目 录
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9.1.2 监控分类 ........................................................................................................................... 427
9.1.3 监控关注的对象 ............................................................................................................... 428
9.2 指标型数据监控 ............................................................................................................ 431
9.2.1 指标采集概述 ................................................................................................................... 431
9.2.2 JavaAgent 技术 ................................................................................................................. 434
9.2.3 Javaassist 技术 .................................................................................................................. 438
9.2.4 Spring Boot Admin 监控详解 ........................................................................................... 440
9.2.5 Spring Boot 集成Prometheus ........................................................................................... 443
9.3 日志监控方案 ................................................................................................................ 446
9.3.1 日志采集方案 ................................................................................................................... 446
9.3.2 ELK 日志的解决方案 ...................................................................................................... 449
9.3.3 Spring Boot 的日志解决方案 ........................................................................................... 450
9.4 服务调用链技术 ............................................................................................................ 455
9.4.1 APM 与调用链技术 ......................................................................................................... 455
9.4.2 Dapper 与分布式跟踪原理 .............................................................................................. 457
9.4.3 Sleuth 与Zipkin 技术 ....................................................................................................... 459
9.4.4 SkyWalking 技术 .............................................................................................................. 465
9.5 小结 ............................................................................................................................... 468
进阶篇
第10 章 响应式微服务架构 .................................................................................................... 470
10.1 响应式编程 .................................................................................................................. 471
10.1.1 响应式编程的动机 ......................................................................................................... 471
10.1.2 响应式宣言 ..................................................................................................................... 475
10.1.3 响应式编程详解 ............................................................................................................. 476
10.1.4 编程范式 ......................................................................................................................... 480
10.2 响应式技术框架 .......................................................................................................... 482
10.2.1 响应式编程规范 ............................................................................................................. 483
10.2.2 Java Flow API ................................................................................................................. 484
10.2.3 RxJava 响应式框架 ........................................................................................................ 487
10.2.4 Reactor 响应式框架........................................................................................................ 490
10.2.5 Vert.X 响应式编程 ......................................................................................................... 494
10.2.6 Spring Boot 2 响应式编程 .............................................................................................. 497
10.3 Spring WebFlux 框架 .................................................................................................. 499
10.3.1 Spring WebFlux 概述 ..................................................................................................... 499
微服务架构深度解析：原理、实践与进阶
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10.3.2 WebFlux 服务器开发 ..................................................................................................... 501
10.3.3 WebClient 开发 ............................................................................................................... 506
10.3.4 服务端推送事件 ............................................................................................................. 509
10.3.5 Spring WebFlux 的优势与局限 ...................................................................................... 511
10.4 Spring Cloud Gateway ................................................................................................. 514
10.4.1 Spring Cloud Gateway 概述 ........................................................................................... 514
10.4.2 Spring Cloud Gateway 的工作原理 ................................................................................ 517
10.4.3 Spring Cloud Gateway 的动态路由 ................................................................................ 527
10.4.4 Spring Cloud Gateway 源码解析 .................................................................................... 533
10.5 小结 .............................................................................................................................. 540
第11 章 Kubernetes 容器管理 ............................................................................................... 541
11.1 Kubernetes 的基础....................................................................................................... 541
11.1.1 Kubernetes 基本概述 ...................................................................................................... 541
11.1.2 Kubernetes 的核心组件 .................................................................................................. 542
11.2 Kubernetes 的设计理念 ............................................................................................... 543
11.2.1 Kubernetes 的设计原则 .................................................................................................. 543
11.2.2 Kubernetes 与微服务 ...................................................................................................... 544
11.2.3 Kubernetes 与DevOps .................................................................................................... 544
11.3 Spring Cloud 与Kubernetes 的生态融合 ................................................................... 545
11.3.1 Spring Cloud 与Kubernetes 各自的优劣势 ................................................................... 545
11.3.2 Spring Cloud 与Kubernetes 的融合 ............................................................................... 547
11.3.3 Spring Cloud Kubernetes 项目........................................................................................ 548
11.4 小结 .............................................................................................................................. 552
第12 章 微服务发展趋势 ........................................................................................................ 553
12.1 云原生应用架构 .......................................................................................................... 553
12.1.1 云原生应用架构进阶 ..................................................................................................... 554
12.1.2 Java 的云原生应用优化 ................................................................................................. 555
12.2 Service Mesh 技术 ....................................................................................................... 556
12.2.1 微服务的SideCar 模式 .................................................................................................. 557
12.2.2 Service Mesh 的技术前景 .............................................................................................. 557
12.3 Serverless 技术 ............................................................................................................ 558
12.3.1 Serverless 的模式 ........................................................................................................... 558
12.3.2 Serverless 的技术前景 .................................................................................................... 559
12.4 总结 .............................................................................................................................. 560