微服務設計（第2版）

[英]萨姆·纽曼（Sam Newman）

微服务先驱 · Thoughtworks前系统架构师 · 独立咨询师

深耕行业20多年，聚焦微服务、云和持续交付，致力于帮助企业更快速、可靠地交付软件，合作客户遍布全球。热销技术书作者，著有《微服务设计》《重构到微服务》。

審讀致謝

專家推薦

推薦序一 | 肖然

推薦序二 | 沈劍

譯者序

前言

第一部分　基礎

第1章　追根問底微服務 3

1.1　微服務概述 3

1.2　微服務的關鍵概念 5

1.2.1　可獨立部署 5

1.2.2　圍繞業務領域建模 6

1.2.3　狀態自主 7

1.2.4　服務大小 7

1.2.5　靈活性 8

1.2.6　架構和組織的一致性 8

1.3　單體 11

1.3.1　單進程單體 12

1.3.2　模塊化單體 12

1.3.3　分佈式單體 13

1.3.4　單體和交付爭用 14

1.3.5　單體的優勢 14

1.4　技術能力 14

1.4.1　日誌聚合和分佈式追蹤 15

1.4.2　容器和Kubernetes 16

1.4.3　流技術 16

1.4.4　公有雲和無服務器技術 17

1.5　微服務的優勢 17

1.5.1　技術的異構性 17

1.5.2　健壯性 18

1.5.3　擴展性 19

1.5.4　部署的便捷性 20

1.5.5　組織協調 20

1.5.6　可組合性 20

1.6　微服務的痛點 20

1.6.1　開發者體驗 21

1.6.2　技術過載 21

1.6.3　成本 21

1.6.4　生成報表 22

1.6.5　監控和故障排除 23

1.6.6　安全 23

1.6.7　測試 23

1.6.8　延遲 23

1.6.9　數據一致性 24

1.7　我應該採用微服務嗎 24

1.7.1　不適用情況 24

1.7.2　適用情況 25

1.8　小結 26

第2章　微服務建模 27

2.1　MusicCorp簡介 27

2.2　合理劃分微服務邊界 28

2.2.1　信息隱藏 28

2.2.2　內聚 29

2.2.3　耦合 29

2.2.4　內聚和耦合的相互作用 30

2.3　耦合的類型 30

2.3.1　領域耦合 31

2.3.2　傳遞耦合 33

2.3.3　公共耦合 36

2.3.4　內容耦合 39

2.4　恰到好處的領域驅動設計 40

2.4.1　通用語言 40

2.4.2　聚合 41

2.4.3　限界上下文 43

2.4.4　將聚合及限界上下文映射到微服務 45

2.4.5　事件風暴 46

2.5　DDD在微服務環境中的應用案例 47

2.6　領域邊界的替代方法 48

2.6.1　易變性 48

2.6.2　數據 49

2.6.3　技術 50

2.6.4　組織 51

2.7　混合模型和例外 53

2.8　小結 53

第3章　拆分大單體 54

3.1　明確目標 54

3.2　增量遷移 55

3.3　單體並不是威脅 55

3.4　先拆分什麽 56

3.5　按層拆分 58

3.5.1　代碼優先 58

3.5.2　數據優先 59

3.6　有用的拆分模式 60

3.6.1　絞殺者模式 60

3.6.2　並行運行模式 61

3.6.3　功能開關模式 61

3.7　拆分數據庫的註意事項 61

3.7.1　性能 61

3.7.2　數據完整性 63

3.7.3　事務 63

3.7.4　工具 64

3.7.5　報表數據庫 64

3.8　小結 65

第4章　微服務間通信模式 66

4.1　從進程內到進程間 66

4.1.1　性能 66

4.1.2　接口變更 67

4.1.3　錯誤處理 67

4.2　進程內的通信技術：選擇眾多 69

4.3　微服務間的通信模式 69

4.4　同步阻塞模式 70

4.4.1　優點 71

4.4.2　缺點 71

4.4.3　適用情況 71

4.5　異步非阻塞模式 73

4.5.1　優點 73

4.5.2　缺點 74

4.5.3　適用情況 75

4.6　共享數據模式 75

4.6.1　實現 75

4.6.2　優點 76

4.6.3　缺點 76

4.6.4　適用情況 77

4.7　請求–響應模式 77

4.7.1　實現：同步與異步 78

4.7.2　適用情況 80

4.8　事件驅動模式 80

4.8.1　實現 82

4.8.2　事件 82

4.8.3　適用情況 85

4.9　謹慎行事 85

4.10　小結 87

第二部分　實現

第5章　實現微服務間通信 91

5.1　尋找理想的技術 91

5.1.1　輕松實現向後兼容 91

5.1.2　明確你的接口 91

5.1.3　保持API的技術中立 92

5.1.4　簡化提供給消費者的服務 92

5.1.5　隱藏內部實現細節 92

5.2　技術選型 92

5.2.1　遠程過程調用 93

5.2.2　REST 96

5.2.3　GraphQL 99

5.2.4　消息代理 101

5.3　序列化格式 104

5.3.1　文本格式 104

5.3.2　二進制格式 105

5.4　模式 105

5.4.1　結構性破壞和語義性破壞 106

5.4.2　是否應該使用模式 106

5.5　處理微服務間的變更 107

5.6　避免破壞性變更 107

5.6.1　擴展式更改 108

5.6.2　兼容的消費者 108

5.6.3　合適的技術 109

5.6.4　顯式接口 109

5.6.5　盡早發現破壞性變更 110

5.7　管理破壞性變更 111

5.7.1　同步部署 111

5.7.2　共存不兼容的微服務版本 111

5.7.3　模擬舊接口 112

5.7.4　推薦的方法 113

5.7.5　社會契約 114

5.7.6　追蹤使用情況 114

5.7.7　極端措施 114

5.8　DRY和微服務架構中的代碼復用風險 115

5.9　服務發現 117

5.9.1　域名系統 117

5.9.2　動態服務註冊 118

5.9.3　不要忘記人類 120

5.10　服務網格和API網關 120

5.10.1　API 網關 121

5.10.2　服務網格 123

5.10.3　其他協議 126

5.11　文檔服務 126

5.11.1　顯式模式 126

5.11.2　自描述系統 127

5.12　小結 129

第6章　工作流 131

6.1　數據庫事務 131

6.1.1　ACID事務 131

6.1.2　還是ACID事務，但缺乏原子性支持嗎 132

6.2　分佈式事務：兩階段提交 134

6.3　分佈式事務：只需說“不” 136

6.4　Saga 137

6.4.1　Saga故障模式 138

6.4.2　實現Saga 142

6.4.3　Saga與分佈式事務 146

6.5　小結 147

第7章　構建 148

7.1　持續集成簡介 148

7.1.1　你真的在實踐持續集成嗎 149

7.1.2　分支模型 149

7.2　構建流水線和持續交付 151

7.2.1　工具 152

7.2.2　權衡與環境 153

7.2.3　構建製品 153

7.3　將源代碼和構建映射到微服務 155

7.3.1　一個巨大的代碼庫，一次巨大的構建 155

7.3.2　多代碼庫 156

7.3.3　單一代碼庫 159

7.3.4　我會使用哪種方式 163

7.4　小結 164

第8章　部署 165

8.1　從邏輯到物理 165

8.1.1　多實例 166

8.1.2　數據庫 167

8.1.3　環境 170

8.2　微服務部署原則 172

8.2.1　隔離執行 172

8.2.2　專註於自動化 175

8.2.3　基礎設施即代碼 176

8.2.4　零停機部署 176

8.2.5　期望狀態管理 177

8.3　部署選項 179

8.3.1　物理機 180

8.3.2　虛擬機 180

8.3.3　容器 182

8.3.4　應用容器 186

8.3.5　平臺即服務（PaaS） 187

8.3.6　函數即服務（FaaS） 188

8.4　哪種部署方式適合你 193

8.5　Kubernetes與容器編排 195

8.5.1　容器編排案例 195

8.5.2　Kubernetes概念的簡化視圖 196

8.5.3　多租戶和聯邦 198

8.5.4　雲原生計算基金會 200

8.5.5　平臺和可移植性 200

8.5.6　Helm、Operator與CRD 201

8.5.7　Knative 201

8.5.8　未來 202

8.5.9　你應該使用它嗎 202

8.6　漸進式交付 203

8.6.1　分離部署與發布 203

8.6.2　漸進式交付 204

8.6.3　功能開關 204

8.6.4　金絲雀發布 204

8.6.5　並行運行 205

8.7　小結 206

第9章　測試 207

9.1　測試類型 207

9.2　測試範圍 209

9.2.1　單元測試 210

9.2.2　服務測試 211

9.2.3　端到端測試 212

9.2.4　權衡 212

9.3　實現服務測試 213

9.3.1　mock還是打樁 213

9.3.2　更智能的打樁服務 214

9.4　微妙的端到端測試 215

9.4.1　脆弱的測試 216

9.4.2　誰來寫測試 217

9.4.3　測試應該運行的時間 218

9.4.4　大量的堆積 219

9.4.5　元版本 219

9.4.6　缺乏獨立可測試性 219

9.5　應該放棄端到端測試嗎 220

9.5.1　契約測試和消費者驅動的契約 220

9.5.2　一點補充 222

9.6　開發者體驗 223

9.7　從預發布環境測試到生產環境測試 223

9.7.1　生產環境測試的類型 224

9.7.2　確保生產環境測試的安全性 224

9.7.3　平均故障間隔時間和平均修復時間的權衡 225

9.8　跨功能測試 225

9.8.1　性能測試 226

9.8.2　健壯性測試 227

9.9　小結 227

第10章　從監控到可觀測性 229

10.1　混亂、恐慌和困惑 229

10.2　單個微服務，單個服務器 230

10.3　單個微服務，多個服務器 231

10.4　多個微服務，多個服務器 232

10.5　可觀測性與監控 233

10.6　構建可觀測性的組件 234

10.6.1　日誌聚合 235

10.6.2　指標聚合 241

10.6.3　分佈式追蹤 243

10.6.4　我們做得如何 245

10.6.5　警報 247

10.6.6　語義監控 250

10.6.7　生產環境測試 251

10.7　標準化 253

10.8　選擇工具 253

10.8.1　大眾化 253

10.8.2　易於集成 253

10.8.3　提供上下文 254

10.8.4　實時性 254

10.8.5　恰如其分 254

10.9　機器專家 255

10.10　起點 255

10.11　小結 256

第11章　安全 258

11.1　核心原則 259

11.1.1　最小權限原則 259

11.1.2　深度防禦 259

11.1.3　自動化 261

11.1.4　在交付過程中構建安全性 261

11.2　五大網絡安全功能 262

11.2.1　身份識別 262

11.2.2　保護 263

11.2.3　檢測 263

11.2.4　響應 263

11.2.5　恢復 264

11.3　應用安全的基礎 264

11.3.1　憑證 264

11.3.2　打補丁 269

11.3.3　備份 271

11.3.4　重建 271

11.4　隱式信任與零信任 272

11.4.1　隱式信任 272

11.4.2　零信任 273

11.4.3　這是個範圍 273

11.5　數據保護 275

11.5.1　傳輸中的數據 275

11.5.2　靜態數據 277

11.6　身份驗證和鑒權 279

11.6.1　服務間驗證 279

11.6.2　用戶的身份驗證 279

11.6.3　常見的單點登錄實現 280

11.6.4　單點登錄網關 281

11.6.5　細粒度鑒權 282

11.6.6　混淆代理人問題 282

11.6.7　中心化上游鑒權 284

11.6.8　去中心化鑒權 284

11.6.9　JWT 284

11.7　小結 287

第12章　彈性 288

12.1　彈性介紹 288

12.1.1　健壯性 289

12.1.2　可恢復性 290

12.1.3　優雅的可擴展性 290

12.1.4　持續適應性 290

12.1.5　代入微服務架構 291

12.2　故障無處不在 291

12.3　多少才算多 292

12.4　功能降級 293

12.5　穩定性模式 293

12.5.1　超時 295

12.5.2　重試 297

12.5.3　艙壁 297

12.5.4　斷路器 298

12.5.5　隔離 300

12.5.6　冗餘 301

12.5.7　中間件 301

12.5.8　冪等 302

12.6　分散風險 303

12.7　CAP定理 304

12.7.1　犧牲一致性 305

12.7.2　犧牲可用性 305

12.7.3　犧牲分區容錯性 306

12.7.4　AP還是CP 306

12.7.5　全部和全不並不是二選一 306

12.7.6　現實世界 307

12.8　混沌工程 307

12.8.1　演練日 308

12.8.2　生產實驗 308

12.8.3　超越健壯性 309

12.9　問責 309

12.10　小結 310

第13章　擴展性 312

13.1　擴展性的4個維度 312

13.1.1　縱向擴容 313

13.1.2　橫向復制 314

13.1.3　數據分區 317

13.1.4　功能拆分 320

13.2　組合模型 322

13.3　從小處著手 323

13.4　緩存 324

13.4.1　用於提高性能 324

13.4.2　用於提高擴展性 325

13.4.3　用於提高健壯性 325

13.4.4　將緩存設置在哪裡 325

13.4.5　讓緩存失效 329

13.4.6　緩存的黃金法則 333

13.4.7　新鮮度與優化程度 333

13.4.8　緩存中毒：一個需要警惕的故事 334

13.5　自動擴展 334

13.6　重新出發 335

13.7　小結 336

第三部分　人和組織

第14章　用戶界面 339

14.1　邁向數字化 339

14.2　集中所有權模型 340

14.3　業務流團隊 342

14.3.1　共享專家 343

14.3.2　確保一致性 343

14.3.3　持續應對技術的挑戰 344

14.4　單體前端模式 345

14.5　微前端模式 346

14.5.1　實施視角 346

14.5.2　應用時機 346

14.6　基於頁面的拆分模式 347

14.7　基於部件的拆分模式 349

14.7.1　實施視角 350

14.7.2　應用時機 352

14.8　約束 353

14.9　中心聚合網關模式 353

14.9.1　歸屬權 355

14.9.2　不同類型的用戶界面 355

14.9.3　熱點問題 356

14.9.4　應用時機 357

14.10　服務於前端的後端模式 357

14.10.1　如何確定BFF的數量 358

14.10.2　BFF如何應對復用問題 361

14.10.3　BFF在桌面Web和更多場景中的應用 363

14.10.4　應用時機 364

14.11　GraphQL 364

14.12　模式的混合應用 366

14.13　小結 366

第15章　組織結構 367

15.1　低耦合組織結構 367

15.2　康威定律 368

15.3　團隊規模 370

15.4　理解康威定律 370

15.5　小團隊，大組織 371

15.6　關註團隊自治 372

15.7　強所有權與集體所有權 373

15.7.1　強所有權 373

15.7.2　集體所有權 374

15.7.3　團隊層面與組織層面 375

15.7.4　模式之間的平衡 375

15.8　賦能團隊 376

15.8.1　實踐社區 377

15.8.2　平臺 378

15.9　共享微服務 380

15.9.1　難以劃分 380

15.9.2　跨領域的變更 380

15.9.3　交付瓶頸 381

15.10　內部開源 381

15.10.1　核心提交者的作用 382

15.10.2　成熟度 382

15.10.3　工具支撐 382

15.11　可插拔式模塊化微服務 382

15.12　孤兒服務 387

15.13　案例研究：Real Estate網站 387

15.14　地域分佈 388

15.15　逆康威定律 389

15.16　人 390

15.17　小結 391

第16章　演進式架構師 392

16.1　名字的意義 392

16.2　什麽是軟件架構 394

16.3　讓改變成為可能 395

16.4　架構師的可演進願景 395

16.5　定義系統邊界 396

16.6　一種社會結構 398

16.7　宜居性 399

16.8　原則方法 400

16.8.1　戰略目標 400

16.8.2　原則 400

16.8.3　實踐 401

16.8.4　原則與實踐相結合 401

16.8.5　一個真實的例子 401

16.9　演進式架構 402

16.10　業務流組織中的架構 403

16.11　組建團隊 405

16.12　必要標準 405

16.12.1　可監控性 405

16.12.2　接口 406

16.12.3　架構安全性 406

16.13　治理並鋪路 406

16.13.1　榜樣的力量 407

16.13.2　定製的微服務模板 407

16.13.3　將鋪好的路規模化 408

16.14　技術債務 408

16.15　異常處理 409

16.16　小結 409

後記：全景概述 411

參考資料 421

術語表 425