軟件架構設計：大型網站技術架構與業(yè)務架構融合之道

第1部分 什么是架構
第1章 五花八門的架構師職業(yè) 2
1.1 架構師職業(yè)分類 2
1.2 架構的分類 2
第2章 架構的道與術 5
2.1 何為道，何為術 5
2.2 道與術的辯證關系 6
第2部分 計算機功底
第3章 語言 10
3.1 層出不窮的編程語言 10
3.2 精通一門語言 10
第4章 操作系統(tǒng) 12
4.1 緩沖I/O和直接I/O 12
4.2 內存映射文件與零拷貝 14
4.2.1 內存映射文件 14
4.2.2 零拷貝 15
4.3 網絡I/O模型 17
4.3.1 實現(xiàn)層面的網絡I/O模型 17
4.3.2 Reactor模式與Preactor模式 20
4.3.3 select、epoll的LT與ET 20
4.3.4 服務器編程的1+N+M模型 22
4.4 進程、線程和協(xié)程 24
4.5 無鎖（內存屏障與CAS） 27
4.5.1 內存屏障 27
4.5.2 CAS 30
第5章 網絡 31
5.1 HTTP 1.0 31
5.1.1 HTTP 1.0的問題 31
5.1.2 Keep-Alive機制與Content-Length屬性 31
5.2 HTTP 1.1 32
5.2.1 連接復用與Chunk機制 32
5.2.2 Pipeline與Head-of-line Blocking問題 33
5.2.3 HTTP/2出現(xiàn)之前的性能提升方法 34
5.2.4 “一來多回”問題 35
5.2.5 斷點續(xù)傳 36
5.3 HTTP/2 36
5.3.1 與HTTP 1.1的兼容 37
5.3.2 二進制分幀 37
5.3.3 頭部壓縮 39
5.4 SSL/TLS 39
5.4.1 背景 39
5.4.2 對稱加密的問題 40
5.4.3 雙向非對稱加密 41
5.4.4 單向非對稱加密 42
5.4.5 中間人攻擊 43
5.4.6 數(shù)字證書與證書認證中心 44
5.4.7 根證書與CA信任鏈 45
5.4.8 SSL/TLS協(xié)議：四次握手 47
5.5 HTTPS 48
5.6 TCP/UDP 49
5.6.1 可靠與不可靠 49
5.6.2 TCP的“假”連接（狀態(tài)機） 51
5.6.3 三次握手（網絡2將軍問題） 53
5.6.4 四次揮手 54
5.7 QUIC 56
5.7.1 不丟包（Raid5算法和Raid6算法） 57
5.7.2 更少的RTT 58
5.7.3 連接遷移 58
第6章 數(shù)據(jù)庫 59
6.1 范式與反范式 59
6.2 分庫分表 59
6.2.1 為什么要分 60
6.2.2 分布式ID生成服務 60
6.2.3 拆分維度的選擇 60
6.2.4 Join查詢問題 61
6.2.5 分布式事務 61
6.3 B+樹 62
6.3.1 B+樹邏輯結構 62
6.3.2 B+樹物理結構 63
6.3.3 非主鍵索引 65
6.4 事務與鎖 66
6.4.1 事務的四個隔離級別 66
6.4.2 悲觀鎖和樂觀鎖 67
6.4.3 死鎖檢測 71
6.5 事務實現(xiàn)原理之1：Redo Log 72
6.5.1 Write-Ahead 73
6.5.2 Redo Log的邏輯與物理結構 74
6.5.3 Physiological Logging 75
6.5.4 I/O寫入的原子性（Double Write） 76
6.5.5 Redo Log Block結構 77
6.5.6 事務、LSN與Log Block的關系 78
6.5.7 事務Rollback與崩潰恢復（ARIES算法） 80
6.6 事務實現(xiàn)原理之2：Undo Log 86
6.6.1 Undo Log是否一定需要 86
6.6.2 Undo Log（MVCC） 88
6.6.3 Undo Log不是Log 89
6.6.4 Undo Log與Redo Log的關聯(lián) 90
6.6.4 各種鎖 91
6.7 Binlog與主從復制 94
6.7.1 Binlog與Redo Log的主要差異 94
6.7.2 內部XA – Binlog與Redo Log一致性問題 95
6.7.3 三種主從復制方式 96
6.7.3 并行復制 97
第7章 框架、軟件與中間件 99
7.1 對生態(tài)體系的認知 99
7.2 框架 99
7.3 軟件與中間件 100
第3部分 技術架構之道
第8章 高并發(fā)問題 104
8.1 問題分類 104
8.1.1 側重于“高并發(fā)讀”的系統(tǒng) 104
8.1.2 側重于“高并發(fā)寫”的系統(tǒng) 105
8.1.3 同時側重于“高并發(fā)讀”和“高并發(fā)寫”的系統(tǒng) 106
8.2 高并發(fā)讀 108
8.2.1 策略1：加緩存 108
8.2.2 策略2：并發(fā)讀 109
8.2.3 策略3：重寫輕讀 110
8.2.4 總結：讀寫分離（CQRS架構） 113
8.3 高并發(fā)寫 114
8.3.1 策略1：數(shù)據(jù)分片 114
8.3.2 策略2：任務分片 115
8.3.3 策略3：異步化 117
8.3.4 策略4：批量 123
8.3.5 策略5：串行化+多進程單線程+異步I/O 124
8.4 容量規(guī)劃 125
8.4.1 吞吐量、響應時間與并發(fā)數(shù) 125
8.4.2 壓力測試與容量評估 127
第9章 高可用與穩(wěn)定性 129
9.1 多副本 129
9.2 隔離、限流、熔斷和降級 130
9.3 灰度發(fā)布與回滾 135
9.4 監(jiān)控體系與日志報警 136
第10章 事務一致性 138
10.1 隨處可見的分布式事務問題 138
10.2 分布式事務解決方案匯總 139
10.2.1 2PC 139
10.2.2 最終一致性（消息中間件） 141
10.2.3 TCC 145
10.2.4 事務狀態(tài)表+調用方重試+接收方冪等 147
10.2.5 對賬 148
10.2.6 妥協(xié)方案：弱一致性+基于狀態(tài)的補償 149
10.2.7 妥協(xié)方案：重試+回滾+報警+人工修復 151
10.2.8 總結 152
第11章 多副本一致性 153
11.1 高可用且強一致性到底有多難 153
11.1.1 Kafka的消息丟失問題 153
11.1.2 Kafka消息錯亂問題 156
11.2 Paxos算法解析 158
11.2.1 Paxos解決什么問題 158
11.2.2 復制狀態(tài)機 161
11.2.3 一個樸素而深刻的思想 163
11.2.4 Basic Paxos算法 164
11.2.5 Multi Paxos算法 167
11.3 Raft算法解析 169
11.3.1 為“可理解性”而設計 169
11.3.2 單點寫入 170
11.3.3 日志結構 171
11.3.4 階段1：Leader選舉 174
11.3.5 階段2：日志復制 176
11.3.6 階段3：恢復階段 177
11.3.7 安全性保證 177
11.4 Zab算法解析 180
11.4.1 Replicated State Machine vs. Primary-Backup System 180
11.4.2 zxid 182
11.4.3 “序”：亂序提交 vs. 順序提交 182
11.4.4 Leader選舉：FLE算法 184
11.4.5 正常階段：2階段提交 186
11.4.6 恢復階段 186
11.5 三種算法對比 187
第12章 CAP理論 189
12.1 CAP理論的誤解 189
12.2 現(xiàn)實世界不存在“強一致性”（PACELC理論） 190
12.3 典型案例：分布式鎖 192
第4部分 業(yè)務架構之道
第13章 業(yè)務意識 196
13.1 產品經理vs.需求分析師 196
13.2 什么叫作一個“業(yè)務” 198
13.3 “業(yè)務架構”的雙重含義 199
13.4 “業(yè)務架構”與“技術架構”的區(qū)分 200
第14章 業(yè)務架構思維 202
14.1 “偽”分層 202
14.2 邊界思維 204
14.3 系統(tǒng)化思維 205
14.4 利益相關者分析 206
14.5 非功能性需求分析（以終為始） 208
14.6 視角（橫看成嶺側成峰） 209
14.7 抽象 210
14.8 建模 213
14.9 正交分解 215
第15章 技術架構與業(yè)務架構的融合 218
15.1 各式各樣的方法論 218
15.2 為什么要“領域驅動” 218
15.3 “業(yè)務流程”不等于“系統(tǒng)流程” 221
15.4 為何很難設計一個好的領域模型 222
15.5 領域驅動設計與微服務架構的“合” 223
15.6 領域驅動設計與讀寫分離（CQRS） 224
15.7 業(yè)務分層架構模式 225
15.8 管道—過濾器架構模式 226
15.9 狀態(tài)機架構模式 226
15.10 業(yè)務切面/業(yè)務閉環(huán)架構模式 228
第5部分 從架構到技術管理
第16章 個人素質的提升 232
16.1 能力模型 232
16.2 影響力的塑造 234
第17章 團隊能力的提升 237
17.1 不確定性與風險把控 237
17.2 以價值為中心的管理 239
17.3 團隊培養(yǎng) 241