分布式系统开发实战

本书从原理和实践角度全面介绍如何设计分布式系统。内容包括节点、通信、并发与并行、面向对象的分布式架构、面向服务的分布式架构、面向消息的分布式架构、REST风格的架构、微服务架构、Serverless架构、Cloud Native架构、虚拟化与容器技术、分布式计算、分布式存储、分布式监控、分布式版本控制、数据一致性、分布式事务、安全性、可用性等，内容丰富、案例新颖，相关理论与技术实践较为前瞻。本书最后还提供了一个综合实战案例，手把手教读者如何来基于Spring Cloud技术来实现微服务架构。 本书主要面向的读者是对分布式系统感兴趣的计算机专业学生、软件工程师、系统架构师等。

第 1章　分布式系统概述　1 1.1　什么是分布式系统　1 1.2　分布式系统常用术语　2 1.3　集中式系统与分布式系统　3 1.4　分布式系统特征　4 1.5　设计分布式系统所面临的挑战　5 1.6　本章小结　6 1.7　习题　6 第　2章 节点　7 2.1　什么是线程　7 2.2　进程和线程　8 2.3　线程和纤程　8 2.4　编程语言中的线程对象　9 2.4.1　定义和启动一个线程　9 2.4.2　暂停线程执行　9 2.4.3　中断线程　10 2.4.4　等待另一个线程完成　11 2.5　节点之间的通信　11 2.5.1　消息丢失　11 2.5.2　消息乱序　12 2.5.3　数据错误　12 2.5.4　不可靠的TCP　12 2.6　本章小结　12 2.7　习题　13 第3章　通信　14 3.1　本地过程调用　14 3.1.1　本地过程调用的概念　14 3.1.2　本地过程调用的实现　14 3.2　远程过程调用　16 3.2.1　远程过程调用原理　16 3.2.2　如何实现远程过程调用　18 3.2.3　远程过程调用API　20 3.2.4　远程过程调用发展历程　20 3.3　常用网络I/O模型　21 3.3.1　阻塞I/O模型　21 3.3.2　非阻塞I/O模型　22 3.3.3　I/O复用模型　22 3.3.4　信号驱动I/O模型　23 3.3.5　异步I/O模型　23 3.3.6　几种I/O模型的比较　24 3.4　I/O操作中的常用术语　25 3.4.1　阻塞和非阻塞　25 3.4.2　同步与异步　25 3.4.3　总结　25 3.5　实战：在Java中实现常用网络I/O模型　26 3.5.1　Java OIO　26 3.5.2　Java NIO　29 3.5.3　Java AIO　33 3.6　事件驱动　37 3.6.1　事件驱动编程　37 3.6.2　事件循环的实现　38 3.6.3　Reactor模型　38 3.6.4　Proactor模型　40 3.7　本章小结　41 3.8　习题　41 第4章　并发与并行　42 4.1　并发与并行的区别　42 4.2　线程与并发　43 4.3　并发带来的风险　43 4.3.1　死锁　44 4.3.2　饥饿　45 4.3.3　活锁　45 4.4　解决并发风险　45 4.4.1　同步　45 4.4.2　原子访问　49 4.5　提升系统并发能力　49 4.5.1　无锁化设计提升并发能力　49 4.5.2　缓存提升并发能力　49 4.5.3　更细颗粒度的并发单元　50 4.6　本章小结　50 4.7　习题　50 第5章　面向对象的分布式架构　51 5.1　基于对象的分布式架构　51 5.2　常用的分布式对象系统　52 5.2.1　微软DCOM　52 5.2.2　CORBA　53 5.2.3　Java RMI　54 5.3　分布式对象系统优缺点　57 5.4　实战：基于Java RMI实现分布式对象通信　57 5.4.1　示例概述　57 5.4.2　编写RMI服务器　58 5.4.3　编写RMI客户端　60 5.4.4　运行　61 5.5　本章小结　61 5.6　习题　62 第6章　面向服务的分布式架构　63 6.1　什么是面向服务的架构　63 6.2　SOA的基本概念　64 6.3　基于Web服务的SOA　65 6.3.1　XML-RPC　66 6.3.2　SOAP　66 6.3.3　Microsoft .NET Remoting　69 6.3.4　Java中的XML Web服务　75 6.3.5　超越SOAP　75 6.3.6　SOA的演变　76 6.4　Web服务的分类　76 6.4.1　“大”Web服务　76 6.4.2　RESTful Web服务　77 6.4.3　Web服务技术选型　77 6.5　实战：基于JAX-WS实现Web服务　78 6.5.1　JAX-WS概述　78 6.5.2　创建Web服务器和客户端的基本步骤　78 6.5.3　JAX-WS终端要求　79 6.5.4　创建基于JAX-WS的服务器　79 6.5.5　创建基于JAX-WS的客户端　80 6.5.6　运行　80 6.6　本章小结　82 6.7　习题　82 第7章　面向消息的分布式架构　83 7.1　什么是面向消息的分布式架构　83 7.1.1　常用术语　83 7.1.2　使用场景　83 7.1.3　常用技术　84 7.2　常见消息中间件产品介绍　84 7.2.1　Apache ActiveMQ　84 7.2.2　RabbitMQ　85 7.2.3　Apache RocketMQ　86 7.3　消息通信常用模式　88 7.3.1　工作队列　88 7.3.2　发布/订阅　89 7.3.3　路由　90 7.3.4　主题　91 7.3.5　RPC　92 7.4　了解JMS规范　94 7.4.1　JMS消息风格　94 7.4.2　JMS接口　95 7.5　实战：基于JMS的消息发送和接收　96 7.5.1　项目概述　96 7.5.2　项目配置　97 7.5.3　编码实现　99 7.5.4　运行　104 7.6　本章小结　107 7.7　习题　108 第8章　REST风格的架构　109 8.1　什么是REST　109 8.2　REST设计原则　110 8.3　成熟度模型　111 8.3.1　第0级：使用HTTP作为传输方式　111 8.3.2　第 1级：引入了资源的概念　113 8.3.3　第 2级：根据语义使用HTTP动词　113 8.3.4　第3级：使用HATEOAS　114 8.4　REST API管理　116 8.5　常用技术　118 8.5.1　JAX-RS规范　118 8.5.2　Jersey　123 8.5.3　Apache CXF　123 8.5.4　Spring Web MVC　124 8.6　实战：基于Java实现REST API　124 8.6.1　基于Jersey来构建REST服务　124 8.6.2　基于Apache CXF来构建REST服务　131 8.6.3　基于Spring Web MVC来构建REST服务　140 8.7　本章小结　145 8.8　习题　145 第9章　微服务架构　146 9.1　什么是微服务架构　146 9.2　微服务架构与SOA架构的区别　147 9.2.1　单体架构的例子　147 9.2.2　微服务架构的例子　148 9.3　何时采用微服务架构　150 9.4　常用技术　150 9.4.1　Jetty HTTP Server　151 9.4.2　构建REST程序　151 9.4.3　运行　153 9.5　实战：基于Spring Boot实现微服务　153 9.5.1　配置环境　153 9.5.2　REST API设计　154 9.5.3　编写程序代码　155 9.5.4　安装REST客户端　159 9.5.5　运行、测试程序　160 9.6　微服务与通信　160 9.6.1　HTTP通信　161 9.6.2　消息通信　161 9.6.3　事件驱动的通信　161 9.7　了解CQRS　162 9.7.1　CQRS概述　162 9.7.2　CQRS与Event Sourcing的关系　163 9.7.3　CQRS好处　164 9.8　实战：基于CQRS微服务通信　164 9.8.1　配置　165 9.8.2　Aggregate　165 9.8.3　Command　168 9.8.4　Event　169 9.8.5　测试　170 9.9　本章小结　171 9.10　习题　171 第　10章 Serverless架构　172 10.1　什么是Serverless架构　172 10.2　Serverless架构的典型应用　173 10.2.1　UI驱动的应用　173 10.2.2　消息驱动的应用　174 10.3　常见的Serverless架构　175 10.3.1　AWS Lambda　175 10.3.2　Google Cloud Functions　175 10.3.3　Iron.io　175 10.3.4　IBM OpenWhisk　175 10.3.5　Serverless Framework　176 10.3.6　Azure WebJobs　176 10.4　Serverless架构原则　176 10.4.1　根据需要使用计算服务执行代码　177 10.4.2　编写单一用途的无状态函数　177 10.4.3　设计基于推送的、事件驱动的管道　177 10.4.4　创建更粗实、更强大的前端　177 10.4.5　拥抱第三方服务　178 10.5　实战：使用AWS平台实现Serverless架构　178 10.6　本章小结　182 10.7　习题　182 第　11章 Cloud Native架构　183 11.1　Cloud Native概述　183 11.1.1　软件需求的发展　183 11.1.2　开发方式的巨变　184 11.1.3　云是大势所趋　185 11.2　Cloud Native特性　185 11.2.1　以云为基础架构　186 11.2.2　云服务　186 11.2.3　无服务　186 11.2.4　可扩展　187 11.2.5　高可用　189 11.2.6　敏捷　190 11.2.7　云优先　190 11.3　12-Factor　191 11.3.1　基准代码　192 11.3.2　依赖　192 11.3.3　配置　193 11.3.4　后端服务　193 11.3.5　构建、发布、运行　193 11.3.6　进程　194 11.3.7　端口绑定　194 11.3.8　并发　195 11.3.9　易处理　196 11.3.10　开发环境与线上环境等价　196 11.3.11　日志　196 11.3.12　管理进程　197 11.4　Cloud Native成功案例分析　197 11.4.1　Amazon　197 11.4.2　Netflix　198 11.4.3　淘宝网　199 11.5　Cloud Native与微服务架构的关系　201 11.6　Cloud Native与Serverless架构的关系　201 11.7　Cloud Native的优点及面临的挑战　201 11.7.1　Cloud Native优点　201 11.7.2　Cloud Native不是“银弹”　202 11.7.3　面临的挑战　203 11.8　本章小结　203 11.9　习题　203 第　12章 虚拟化与容器技术　204 12.1　虚拟化技术　204 12.2　容器与虚拟机　204 12.2.1　成熟度方面的比较　205 12.2.2　启动速度的比较　205 12.2.3　安全方面的比较　205 12.2.4　性能方面的比较　206 12.3　基于容器的持续部署　206 12.3.1　持续部署管道　207 12.3.2　测试　207 12.3.3　构建　208 12.3.4　部署　209 12.3.5　蓝－绿部署　209 12.3.6　运行预集成以及集成后测试　210 12.3.7　回滚与清理　211 12.3.8　决定每个步骤的执行环境　212 12.3.9　完成整个持续部署流　212 12.4　容器技术与微服务架构　212 12.4.1　基于Google Kubernetes架构　213 12.4.2　基于DaoCloud DCE架构　213 12.5　容器技术与Cloud Native架构　213 12.6　实战：基于Docker发布微服务　214 12.6.1　创建微服务　214 12.6.2　微服务容器化　214 12.6.3　使用Gradle来构建Docker image　215 12.6.4　运行image　216 12.6.5　访问应用　217 12.6.6　关闭容器　217 12.6.7　Docker发布微服务　217 12.7　本章小结　217 12.8　习题　217 第　13章 分布式计算　218 13.1　分布式计算概述　218 13.2　分布式计算应用场景　218 13.3　分布式计算常用技术　219 13.3.1　MapReduce　219 13.3.2　Apache Hadoop　221 13.3.3　Apache Spark　222 13.4　实战：基于Spark词频统计　223 13.4.1　项目概述　224 13.4.2　项目配置　224 13.4.3　编码实现　224 13.4.4　运行　225 13.5　本章小结　227 13.6　习题　227 第　14章 分布式存储　228 14.1　分布式存储概述　228 14.2　分布式存储应用场景　228 14.3　分布式存储常用技术　229 14.3.1　Bigtable　229 14.3.2　Apache HBase　231 14.3.3　Apache Cassandra　233 14.3.4　Memcached　235 14.3.5　Redis　237 14.3.6　MongoDB　237 14.4　实战：基于MongoDB文件服务器　239 14.4.1　文件服务器的需求　239 14.4.2　所需技术　239 14.4.3　文件服务器的实现　241 14.4.4　运行　247 14.4.5　其他配置项　247 14.5　本章小结　248 14.6　习题　248 第　15章 分布式监控　249 15.1　分布式监控概述　249 15.2　分布式监控应用场景　249 15.3　分布式监控常用技术　249 15.3.1　Nagios　250 15.3.2　Zabbix　250 15.3.3　Consul　253 15.3.4　ZooKeeper　255 15.4　实战：基于ZooKeeper的服务注册和发现　258 15.4.1　项目概述　258 15.4.2　项目配置　258 15.4.3　编码实现　259 15.4.4　运行　262 15.5　本章小结　264 15.6　习题　264 第　16章 分布式版本控制　265 16.1　版本控制系统简史　265 16.2　集中式与分布式版本控制系统　265 16.3　常用技术　266 16.3.1　Bazaar　266 16.3.2　Mercurial　266 16.3.3　Git　267 16.4　了解Git Flow　269 16.4.1　分支定义　269 16.4.2　新功能开发工作流　269 16.4.3　Bug修复工作流　270 16.4.4　版本发布工作流　270 16.5　本章小结　271 16.6　习题　271 第　17章 数据一致性　272 17.1　什么是CAP理论　272 17.2　为什么CAP只能三选二　273 17.3　CAP常见模型　274 17.3.1　牺牲分区容错性（CA模型）　274 17.3.2　牺牲可用性（CP模型）　274 17.3.3　牺牲一致性（AP模型）　274 17.4　CAP的意义及发展　275 17.4.1　CAP最新发展　275 17.4.2　BASE　275 17.5　以数据为中心的一致性模型　276 17.5.1　严格一致性　276 17.5.2　持续一致性　276 17.5.3　顺序一致性　276 17.5.4　因果一致性　276 17.5.5　入口一致性　276 17.6　以客户为中心的一致性模型　277 17.6.1　单调读一致性　277 17.6.2　单调写一致性　277 17.6.3　读写一致性　277 17.6.4　写读一致性　277 17.7　本章小结　278 17.8　习题　278 第　18章 分布式事务　279 18.1　本地事务　279 18.1.1　一个银行转账的例子　279 18.1.2　事务隔离级别　280 18.2　分布式事务面临的挑战　282 18.3　节点复制　283 18.3.1　Master-Slave复制　283 18.3.2　Master-Master多主复制　283 18.4　两阶段提交　283 18.4.1　准备阶段　284 18.4.2　提交阶段　284 18.4.3　两阶段提交状态机　284 18.4.4　两阶段提交的缺陷　285 18.5　三阶段提交　285 18.5.1　CanCommit　285 18.5.2　PreCommit　286 18.5.3　DoCommit　286 18.5.4　三阶段提交状态机　286 18.5.5　三阶段提交的缺陷　287 18.6　Paxos算法　287 18.6.1　问题描述　287 18.6.2　提案的选定　288 18.6.3　获取被选定的提案值　289 18.6.4　进展性　290 18.6.5　实现　290 18.6.6　总结　291 18.6.7　缺陷　292 18.7　Raft算法　292 18.7.1　Raft概述　293 18.7.2　复制状态机　293 18.7.3　Raft算法基础　294 18.7.4　Raft算法Leader选举　296 18.7.5　Raft算法日志同步　297 18.7.6　Raft算法安全性　299 18.7.7　处理Follower和Candidate异常　302 18.7.8　时间要求及可用性　302 18.7.9　集群成员关系变更　303 18.7.10　日志压缩　305 18.7.11　客户端交互　306 18.7.12　总结　307 18.8　消息　307 18.8.1　本地消息表　308 18.8.2　事务消息　308 18.8.3　如何保障幂等性　309 18.8.4　总结　310 18.9　本章小结　310 18.10　习题　310 第　19章 安全性　311 19.1　基本概念　311 19.1.1　安全威胁、策略和机制　311 19.1.2　密码与数字签名　312 19.2　加密算法　313 19.2.1　对称加密　313 19.2.2　使用对称密钥加密的数字签名　313 19.2.3　非对称加密　314 19.2.4　使用公钥加密的数字签名　315 19.3　安全通道　315 19.3.1　SSL/TLS　315 19.3.2　SSL握手过程　316 19.3.3　HTTPS　318 19.4　访问控制　318 19.4.1　防火墙　319 19.4.2　堡垒机　319 19.4.3　拒绝服务　319 19.4.4　访问控制的模型　320 19.5　实战：基于Spring Security实现安全认证　320 19.5.1　添加依赖　321 19.5.2　添加业务代码　322 19.5.3　配置消息转换器　322 19.5.4　配置Spring Security　323 19.5.5　创建应用配置类　324 19.5.6　创建内嵌Jetty的服务器　324 19.5.7　应用启动器　325 19.5.8　运行应用　326 19.6　本章小结　327 19.7　习题　327 第　20章 可用性　328 20.1　故障不可避免　328 20.2　使用冗余提升系统可用性　328 20.3　常用副本控制协议　329 20.3.1　中心化副本控制协议　329 20.3.2　primary-secondary协议　329 20.3.3　去中心化副本控制协议　331 20.4　负载均衡技术　332 20.4.1　客户端发现模式　332 20.4.2　服务端发现模式　333 20.5　实战：基于NGINX实现服务高可用　334 20.5.1　配置负载均衡　334 20.5.2　负载均衡常用算法　335 20.5.3　实现Web服务的高可用　336 20.5.4　运行　336 20.6　本章小结　337 20.7　习题　337 第　21章 综合实战：基于Spring Cloud的微服务架构设计与实现　338 21.1　Spring Cloud概述　338 21.1.1　什么是Spring Cloud　338 21.1.2　Spring Cloud与Spring Boot的关系　339 21.2　Spring Cloud入门配置　339 21.2.1　Maven配置　339 21.2.2　Gradle配置　340 21.2.3　声明式方法　340 21.3　Spring Cloud的子项目介绍　341 21.3.1　Spring Cloud子项目的组成　341 21.3.2　Spring Cloud组件的版本　342 21.4　实现微服务的注册与发现　343 21.4.1　服务发现的意义　343 21.4.2　如何集成Eureka Server　343 21.4.3　如何集成Eureka Client　347 21.4.4　实现服务的注册与发现　347 21.5　本章小结　348 21.6　习题　348 附录　本书所涉及的软件及相关版本　349 参考文献　350

柳伟卫，网名老卫、waylau，在IT公司担任过项目经理、架构师、高级技术顾问等职位，拥有数十年开发经验，具有丰富的软件开发管理及系统架构经验。主导过多个省、国家级大型分布式系统的设计与研发，参与过面向全球的供应链系统服务化改造。在实际工作中，积累了大量的分布式系统、微 服务架构以及性能调优经验。业余时间创建了 waylau.com 网站，用于分享个人技术心得。喜欢开源，长期跃于各大开源社区，编著了《Netty 4.x 用户指南》《Netty 实战(精髓)》等近30余本开源技术教程（见 https://waylau.com/books/），广受网友好评，是 CSDN、 开源中国、阿里云开发者、华为开发者等技术社区专家。已出版包括《分布式系统常用技术及案例分析》《Spring Boot 企业级应用开发实战》《Spring Cloud 微服务架构开发实战》《Spring 5 开发大全》等在内的数十本专著。

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  来源：豆瓣 发布时间：2025-05-01 04:20:53