Cloud Computing Design Patterns

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出版者:Prentice Hall
作者:Thomas Erl
出品人:
页数:592
译者:
出版时间:2015-6-14
价格:USD 49.99
装帧:Hardcover
isbn号码:9780133858563
丛书系列:
图书标签:
  • 软件工程
  • 架构
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  • 分布式系统
  • 最佳实践
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具体描述

“This book continues the very high standard we have come to expect from ServiceTech Press. The book provides well-explained vendor-agnostic patterns to the challenges of providing or using cloud solutions from PaaS to SaaS. The book is not only a great patterns reference, but also worth reading from cover to cover as the patterns are thought-provoking, drawing out points that you should consider and ask of a potential vendor if you’re adopting a cloud solution.”

--Phil Wilkins, Enterprise Integration Architect, Specsavers

“Thomas Erl’s text provides a unique and comprehensive perspective on cloud design patterns that is clearly and concisely explained for the technical professional and layman alike. It is an informative, knowledgeable, and powerful insight that may guide cloud experts in achieving extraordinary results based on extraordinary expertise identified in this text. I will use this text as a resource in future cloud designs and architectural considerations.”

--Dr. Nancy M. Landreville, CEO/CISO, NML Computer Consulting

The Definitive Guide to Cloud Architecture and Design

Best-selling service technology author Thomas Erl has brought together the de facto catalog of design patterns for modern cloud-based architecture and solution design. More than two years in development, this book’s 100+ patterns illustrate proven solutions to common cloud challenges and requirements. Its patterns are supported by rich, visual documentation, including 300+ diagrams.

The authors address topics covering scalability, elasticity, reliability, resiliency, recovery, data management, storage, virtualization, monitoring, provisioning, administration, and much more. Readers will further find detailed coverage of cloud security, from networking and storage safeguards to identity systems, trust assurance, and auditing.

This book’s unprecedented technical depth makes it a must-have resource for every cloud technology architect, solution designer, developer, administrator, and manager.

Topic Areas

Enabling ubiquitous, on-demand, scalable network access to shared pools of configurable IT resources

Optimizing multitenant environments to efficiently serve multiple unpredictable consumers

Using elasticity best practices to scale IT resources transparently and automatically

Ensuring runtime reliability, operational resiliency, and automated recovery from any failure

Establishing resilient cloud architectures that act as pillars for enterprise cloud solutions

Rapidly provisioning cloud storage devices, resources, and data with minimal management effort

Enabling customers to configure and operate custom virtual networks in SaaS, PaaS, or IaaS environments

Efficiently provisioning resources, monitoring runtimes, and handling day-to-day administration

Implementing best-practice security controls for cloud service architectures and cloud storage

Securing on-premise Internet access, external cloud connections, and scaled VMs

Protecting cloud services against denial-of-service attacks and traffic hijacking

Establishing cloud authentication gateways, federated cloud authentication, and cloud key management

Providing trust attestation services to customers

Monitoring and independently auditing cloud security

Solving complex cloud design problems with compound super-patterns

深入探索现代软件架构的基石:分布式系统设计与实践 一本面向资深开发者、架构师和技术领导者的权威指南 在当今技术飞速发展的时代,单体应用已逐渐被强大的、弹性伸缩的分布式系统所取代。从高并发的电子商务平台到支撑全球数十亿用户的社交网络,再到驱动前沿人工智能模型的复杂数据处理流水线,分布式系统已成为现代计算基础设施的绝对核心。然而,构建这些系统的复杂性也随之飙升。面对网络延迟、部分失效、数据一致性、服务发现、负载均衡等一系列固有的、难以捉摸的挑战,传统的单点思维模式显得力不从心。 本书《深入探索现代软件架构的基石:分布式系统设计与实践》,并非聚焦于某一特定技术栈或云平台的使用手册,而是致力于提炼和系统化分布式计算领域经过时间检验的、跨越技术鸿沟的核心设计原则、模式和策略。我们相信,真正的工程智慧在于理解“为什么”某种模式有效,而非仅仅知道“如何”配置某项工具。 本书的目标读者是那些已经掌握了基础编程范式,并正在迈向设计和维护大规模、高可用、高性能系统的工程师和架构师。我们假设读者对并发、网络基础知识和至少一种主流编程语言有扎实的理解,并渴望将理论知识转化为解决现实世界复杂问题的实用能力。 --- 第一部分:分布式系统的本质与挑战 本部分将为读者奠定坚实的理论基础,剖析分布式系统的内在矛盾和必须面对的现实限制。 第一章:重新定义可靠性与一致性 我们将从严格的理论角度出发,深入探讨分布式计算的基石——FLP 不可能性和CAP 定理的真正含义及其在实践中的权衡取舍。我们不会停留在口头描述,而是通过大量的案例分析,展示在不同的业务场景下(例如,金融交易与用户推荐系统),如何精确地选择最终一致性、强一致性或因果一致性,并量化这种选择带来的延迟与可用性代价。 第二章:时钟、顺序与因果关系 在分布式环境中,维护一个全局、精确的时间概念是不可能的。本章将详细介绍如何利用逻辑时钟来管理事件的顺序。我们将深入研究 Lamport 时间戳、向量时钟(Vector Clocks)的数学原理及其在检测因果关系方面的强大能力。此外,我们将探讨物理时钟同步的局限性,并介绍诸如 Google 的 TrueTime 等前沿解决方案如何试图在实践中逼近完美的同步。 第三章:网络分区与隔离的艺术 网络分区是分布式系统的“常态”,而非“异常”。本章聚焦于如何设计出能在网络隔离状态下继续提供服务或保证数据完整性的系统。我们将解析诸如 Gossip 协议在集群成员管理中的应用,以及如何利用隔离域(Isolation Domains)的概念来划分和管理系统的不同部分,确保局部故障不会导致全局瘫痪。 --- 第二部分:状态管理与数据持久化 数据是系统的核心,如何在分布式环境中安全、高效地存储和复制数据,是本书最关键的部分。 第四章:分布式事务的现代解法 传统的两阶段提交(2PC)因其同步阻塞的特性在现代高可用系统中已不再是首选。本章将全面剖析三阶段提交(3PC)的局限性,并重点转向基于日志和共识算法的解决方案。我们将详尽讲解 Paxos 算法的优雅与复杂性,并带领读者构建一个可理解的、生产可用的基于 Paxos 的状态机复制模型。 第五章:Raft:共识的简化与落地 Raft 算法因其易于理解和实现而广受欢迎。本章将以深入浅出的方式解析 Raft 的领导者选举、日志复制和安全性保证。我们不仅会探讨 Raft 的标准流程,更会深入到 Raft 在实际框架(如 etcd 或 Consul)中的具体实现细节,包括如何处理成员变更和快照恢复。 第六章:分区容错数据库的挑战与实践 理解数据分片(Sharding)的策略至关重要。我们将比较基于哈希、范围和目录的服务发现机制,并探讨一致性哈希(Consistent Hashing)如何最小化节点增减对数据分布的影响。此外,本章会深入对比 NewSQL 数据库(如 CockroachDB, TiDB)在如何融合 SQL 的事务语义与 NoSQL 的可扩展性方面的设计哲学。 --- 第三部分:服务间通信与弹性设计 现代系统由无数相互协作的服务构成,高效、可靠的通信机制是性能的保障。 第七章:异步消息系统与事件驱动架构 在解耦服务方面,消息队列功不可没。本章将超越基本的消息发布/订阅模型,探讨事务性发件箱模式(Transactional Outbox Pattern)、如何保证消息的恰好一次(Exactly-Once)语义,以及在海量数据流中如何利用 Kafka 等分布式日志系统实现高效的流处理。 第八章:远程过程调用(RPC)的演进与安全 我们将回顾 RPC 范式的演变,从 SOAP 到 gRPC/Protobuf 的效率革命。重点在于探讨现代 RPC 框架如何集成先进的容错机制,例如重试策略(Retry Strategies)、熔断器(Circuit Breakers)和限流器(Rate Limiters)的实现原理,这些都是确保服务间调用不产生级联故障的关键。 第九章:服务发现、负载均衡与服务网格 本章聚焦于动态环境中服务的可见性和路由。我们将分析主动注册与被动检查的优劣,并详细对比客户端负载均衡与服务端负载均衡的适用场景。最后,我们将剖析服务网格(Service Mesh)的出现,如何通过 Sidecar 模式将复杂的网络控制逻辑从业务代码中剥离,实现更精细化的流量管理和可观测性。 --- 第四部分:可观测性与故障注入 一个不能被有效观察的系统,就不能被有效管理。 第十章:分布式追踪与全景视图 在微服务架构中,一次用户请求可能横跨数十个服务。本章将讲解分布式追踪(Distributed Tracing)的核心概念,如 Span、TraceID,并深入分析如何实现低开销的上下文传播。我们将探讨火焰图(Flame Graphs)和瀑布图(Waterfall Diagrams)如何帮助架构师快速定位延迟热点和瓶颈。 第十一章:日志聚合与指标监控 我们探讨如何构建一个可靠的日志管道,实现结构化日志的实时索引和查询。同时,本章将强调RED 方法论(Rate, Errors, Duration)在系统健康度量中的应用,并深入剖析时序数据库(TSDB)如何高效地存储和查询海量的系统指标。 第十二章:混沌工程:拥抱失败 构建真正的弹性系统要求我们主动地模拟故障。本章将介绍混沌工程(Chaos Engineering)的哲学、实践流程和关键工具。我们将演示如何设计和执行受控的故障注入实验,以暴露系统中隐藏的弱点,从而在灾难发生前加固系统。 --- 结论:面向未来的架构思维 本书的最终目标是培养读者一种“分布式心智模型”。我们旨在提供一套全面的工具箱,使您能够根据特定约束条件,灵活地选择、组合和定制最适合当前业务挑战的工程模式。设计分布式系统是一门艺术与科学的结合,本书为您提供了科学的框架和丰富的案例,助您在复杂的技术浪潮中,构建出真正健壮、可扩展且易于运维的下一代系统。

作者简介

Thomas Erl is a top-selling IT author, founder of Arcitura Education Inc., and series editor of the Prentice Hall Service Technology Series from Thomas Erl. With more than 200,000 copies in print worldwide, his books have become international bestsellers and have been formally endorsed by senior members of major IT organizations, such as IBM, Microsoft, Oracle, Intel, Accenture, IEEE, HL7, MITRE, SAP, CISCO, HP, and many others. As CEO of Arcitura Education Inc., Thomas has led the development of curricula for the internationally recognized Big Data Science Certified Professional (BDSCP), Cloud Certified Professional (CCP), and SOA Certified Professional (SOACP) accreditation programs, which have established a series of formal, vendor-neutral industry certifications obtained by thousands of IT professionals around the world. Thomas has toured more than 20 countries as a speaker and instructor. More than 100 articles and interviews by Thomas have been published in numerous publications, including The Wall Street Journal and CIO Magazine.

Robert Cope has more than 25 years of experience in mission-critical systems development, spanning all aspects of the software system engineering lifecycle from architectural development, experimentation and prototyping, requirements development, design, implementation, and operations to acquisition program management for large systems. With more than 10 years in research, development, and implementation of security architecture, Public Key Infrastructure (PKI) security technology, and security services for large organizations, he has vast experience in information assurance, identity management deployment, operations, and maintenance of large-scale high assurance identity management enclaves.

Robert is the CEO of Homeland Security Consultants, a Federal Risk and Authorization Management Program (FedRAMP)-approved Third Party Assessment Organization (3PAO) for certifying cloud services. He led the development of the virtualization and cloud computing architecture for a large organization and was the chief architect responsible for the development of an enterprise authentication service, leading a team to integrate the organization’s identity and access management service architecture using Model Based System Engineering (MBSE) and the System Modeling Language (SysML).

Robert is a Certified Trainer for Arcitura’s Cloud School and SOA School. He has been a contributing member of the National Institute of Standards and Technology (NIST) Cloud-adapted Risk Management Framework (CRMF) and a contributing member of the Organization for the Advancement of Structured Information Standards (OASIS) IdCloud Technical Committee. He is also a member of the International Council on Systems Engineering (INCOSE).

A certified IT professional with over 14 years of experience in solution architecture and design, engineering, and consultation, Amin Naserpour specializes in designing medium to enterprise-level complex solutions for partially to fully virtualized front-end infrastructures. His portfolio includes clients such as VMware, Microsoft, and Citrix, and his work consists of integrating front-ends with back-end infrastructure-layer solutions. Amin designed a unified, vendor-independent cloud computing framework that he presented at the 5th International SOA, Cloud + Service Technology Symposium in 2012. Certified in cloud computing, virtualization, and storage, Amin currently holds Technical Consultant and Cloud Operations Lead positions for Hewlett-Packard, Australia.

目录信息

读后感

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用户评价

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作为一名在云计算领域摸爬滚打多年的工程师,我总是渴望找到一本能够系统性地梳理和总结行业最佳实践的书籍,《Cloud Computing Design Patterns》恰恰满足了我的这一需求。这本书的价值在于它提供了一个高度结构化的框架,帮助我理解和应用那些在云原生架构中至关重要的设计原则。我尤其赞赏作者在介绍“弹性伸缩模式”时,将它与“负载均衡模式”以及“断路器模式”巧妙地结合起来进行讲解。这种关联性的阐述方式,让我能够更全面地把握整个系统的运作逻辑。在书中,我找到了许多曾经困扰我的技术难题的解决方案,例如如何有效地管理状态、如何实现跨区域的数据同步,以及如何在云环境中构建安全的身份认证和授权机制。作者对“状态管理模式”的深入分析,尤其是关于“分布式缓存”和“会话管理”的讨论,为我提供了宝贵的启示。这本书的写作风格非常专业,逻辑严谨,让我能够从中汲取到最前沿的知识和最实用的技巧。我发现这本书不仅仅适合那些初入云计算领域的新手,更适合那些希望提升自己架构设计能力的资深工程师。它为我提供了一个思考问题的全新视角,让我能够更自信地应对复杂的云架构挑战。

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我之前一直对如何在云环境中实现高效的资源利用和成本优化感到好奇,而《Cloud Computing Design Patterns》这本书则为我提供了详尽的解答。书中关于“自动伸缩模式”和“按需付费模式”的讲解,让我深刻理解了如何根据业务需求动态调整资源,从而实现成本效益的最大化。作者不仅解释了这些模式的工作原理,还深入探讨了它们在不同云平台上的实现方式以及相关的优化策略。我尤其喜欢关于“资源池化”和“共享服务”的讨论,它们揭示了如何通过集约化管理来提高资源利用率。这本书的内容非常实用,它不仅仅停留在理论层面,而是提供了具体的实践建议和最佳实践。我发现自己能够将书中提到的许多成本优化模式应用到我当前的项目中,并显著降低了云基础设施的开支。这本书的专业性和前瞻性令人赞叹,它为我提供了一个全面而深入的云成本管理视角。

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我一直认为,云计算架构的设计不仅仅是关于技术,更是关于如何通过合理的设计来解决业务问题。《Cloud Computing Design Patterns》这本书正是基于这一理念。它不仅介绍了各种常用的设计模式,更重要的是阐述了这些模式背后的思想和它们所能带来的价值。我尤其喜欢关于“CQRS(命令查询职责分离)模式”的章节,它为我提供了一种优化读写分离和提升系统性能的有效手段。作者通过生动的比喻和详实的案例,将这些看似复杂的技术概念变得易于理解。我发现自己能够将书中介绍的设计模式灵活地应用到我的项目中,并且取得了非常好的效果。例如,通过引入“事件溯源模式”,我们成功地构建了一个能够回溯历史状态的强大系统。这本书的内容非常深入,它不仅涵盖了常见的模式,还探讨了许多鲜为人知的、但同样重要的设计原则。我发现自己能够从书中学习到许多前沿的架构思想,这极大地提升了我作为一名架构师的视野和能力。

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我一直对如何构建能够应对海量数据和高并发流量的云应用感到好奇,而《Cloud Computing Design Patterns》这本书无疑为我提供了详尽的解答。书中关于“数据分区模式”和“复制模式”的讲解,让我深刻理解了在分布式系统中如何保证数据的一致性和可用性。我曾经在处理大规模数据存储时遇到过瓶颈,而这本书提供的解决方案,例如“分片”和“副本集”的概念,为我指明了方向。作者的讲解非常细致,不仅解释了这些模式的工作原理,还深入探讨了它们在不同场景下的适用性以及相关的权衡。我特别喜欢关于“事件驱动架构”的讨论,它揭示了如何通过解耦组件来实现系统的灵活性和可扩展性。书中对“消息队列”和“事件总线”的详细介绍,为我构建异步通信系统提供了坚实的基础。这本书的内容非常丰富,涵盖了从基础的网络通信到复杂的容错机制等方方面面。我发现自己能够将书中学习到的知识应用到实际的项目中,并取得了令人满意的效果。这本书不仅提升了我的技术能力,更培养了我对云架构的深刻理解。

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《Cloud Computing Design Patterns》这本书为我提供了一个全新的视角来审视和理解云计算架构。我之前对如何在复杂的云环境中实现高可用性和容错性感到困惑,而这本书中的“重试模式”和“熔断模式”等章节,为我提供了清晰的解决方案。作者不仅解释了这些模式的原理,还详细阐述了它们在不同场景下的适用性以及如何进行有效的配置和优化。我尤其欣赏关于“蓝绿部署”和“金丝雀发布”的讨论,它们为我提供了一种安全、平滑地更新和发布云应用的策略。这本书的内容非常丰富,涵盖了从服务设计到部署运维的各个环节。我发现自己能够从书中学习到许多前沿的云原生技术和架构思想,这极大地拓宽了我的视野。这本书已经成为我案头必备的参考书,我强烈推荐给所有希望在云计算领域深入发展的工程师。

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《Cloud Computing Design Patterns》这本书是一本非常具有启发性的读物,它帮助我深入理解了云计算架构的精髓。我之前对如何构建具备高可观测性的系统感到困惑,而书中关于“分布式追踪”和“日志聚合”等章节,为我提供了清晰的解决方案。作者不仅解释了这些模式的原理,还详细阐述了它们在不同场景下的应用以及如何利用这些模式来诊断和解决复杂的系统问题。我尤其欣赏关于“健康检查”和“监控告警”的讨论,它们为我提供了一种主动发现和处理系统故障的策略。这本书的内容非常丰富,涵盖了从服务设计到故障排查的各个环节。我发现自己能够从书中学习到许多实用的诊断和监控技巧,这极大地提升了我的问题解决能力。这本书已经成为我案头必备的参考书,我强烈推荐给所有希望提升系统可观测性的工程师。

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我一直在寻找一本能够真正帮助我理解云计算复杂性的书籍,而《Cloud Computing Design Patterns》就像是黑暗中的一道曙光。我之前阅读过一些云计算相关的文章和教程,但总觉得它们更侧重于概念的介绍,而对于如何在实际项目中运用这些概念却语焉不详。这本书则完全不同,它深入浅出地剖析了云计算领域中那些反复出现、被证明是有效的设计模式。从服务编排到数据管理,再到安全性和弹性伸缩,作者都提供了详实的概念解释、实际用例以及关键的技术细节。尤其是关于“断路器模式”和“服务网格”的章节,我感觉自己仿佛醍醐灌顶,过去那些模糊不清的架构决策突然变得清晰起来。作者在解释这些模式时,并没有仅仅罗列它们,而是着重阐述了这些模式出现的背景、解决的问题以及它们的优缺点。我尤其欣赏作者对不同模式之间的权衡和选择的探讨,这正是我们在实际工作中经常面临的挑战。这本书的语言风格非常专业且严谨,但同时又保持了一种可读性,使得即使是初学者也能逐步掌握其中的精髓。它不是一本速成的指南,而是一本需要反复研读、思考和实践的书籍。每次阅读,我都会发现新的东西,更能理解那些隐藏在表面之下的设计思想。这本书已经成为我案头必备的参考书,我强烈推荐给所有希望在云计算领域有所建树的工程师和架构师。

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我曾经认为,云计算的设计模式只是理论上的概念,在实际项目中应用起来会非常困难。然而,《Cloud Computing Design Patterns》这本书彻底改变了我的看法。作者通过大量的实际案例和代码示例,生动地展示了这些模式是如何在现实世界中发挥作用的。我尤其喜欢关于“API网关模式”的章节,它解释了如何统一管理和暴露后端服务,这对于构建微服务架构至关重要。书中对“后备模式”和“限速模式”的讲解,为我提供了处理高并发请求和保证服务可用性的有效手段。我发现自己能够将书中介绍的模式直接应用于我的日常开发工作中,并且取得了显著的成效。例如,通过引入“补偿事务模式”,我们成功地解决了分布式事务中的数据一致性问题。这本书的内容非常详实,涵盖了从数据管理到服务交互的方方面面。我发现自己能够从书中学习到许多实用的技巧和最佳实践,这大大提升了我的开发效率和代码质量。

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在接触《Cloud Computing Design Patterns》之前,我对云计算安全性的理解一直比较零散。《Cloud Computing Design Patterns》则系统地为我展示了在云环境中如何构建安全的系统。书中关于“身份和访问管理(IAM)模式”的讲解,帮助我理解了如何精细化地控制用户和服务的权限,从而最小化潜在的安全风险。作者对“纵深防御模式”和“零信任模型”的阐述,让我认识到安全不仅仅是网络边界的防护,更需要多层次、多角度的保障。我尤其欣赏关于“安全审计”和“日志管理”的章节,它们强调了对系统行为进行监控和记录的重要性,这对于事后追溯和故障排查至关重要。这本书的内容非常实用,它不仅仅停留在理论层面,而是提供了具体的实现建议和最佳实践。我发现自己能够将书中提到的许多安全模式应用到我当前的项目中,并显著提升了系统的安全性。这本书的专业性和前瞻性令人赞叹,它为我提供了一个全面而深入的云安全视角,让我能够更有信心地构建安全可靠的云应用。

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我曾以为自己对微服务架构已经有了相当的理解,直到我翻开《Cloud Computing Design Patterns》。这本书彻底颠覆了我之前的认知,并为我打开了一扇全新的大门。我一直对如何在分布式系统中实现高可用性和可伸缩性感到困惑,尤其是在面对复杂的依赖关系和潜在的故障时。这本书详细介绍了各种旨在解决这些挑战的设计模式,例如“告警模式”、“队列模式”以及“幂等性模式”。作者不仅仅是列出这些模式,更是通过生动形象的案例,展示了这些模式如何在实际的云环境中应用,以及它们如何帮助我们构建出更健壮、更可靠的系统。我特别喜欢关于“延迟队列”和“死信队列”的章节,它们解释了如何有效地处理异步通信中的消息丢失和失败重试,这对于构建稳定可靠的后端服务至关重要。书中的图表和架构示意图也非常清晰,能够帮助我更好地理解复杂的概念。我发现自己能够将书中介绍的模式直接应用到我当前正在负责的项目中,并且取得了显著的成效。例如,通过引入“限流模式”,我们成功地降低了API网关的压力,显著提高了系统的响应速度和稳定性。这本书的深度和广度都令人印象深刻,它不仅仅是一本关于“如何做”的书,更是一本关于“为什么这样做”的书,它引导我深入思考架构的本质和背后的设计哲学。

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