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為了幫助有一定編程基礎的讀者快速了解如何以職業(yè)標準開發(fā)一個網(wǎng)站，本書從架構(gòu)設計的角度出發(fā)，涵蓋了以高性能、高可用、高并發(fā)等多個業(yè)內(nèi)標準為目標的網(wǎng)站設計和建設手段，并在每個方面追本溯源，從理論方法到生產(chǎn)實踐，在力求簡明易懂、適用于盡可能多的場合的前提下深入到實踐中，為讀者提供實用操作指南。同時，本書對所有出現(xiàn)的概念都作了簡明扼要的解釋，并對介紹的手段和方案不僅解釋了如何做，也解釋了來源和選擇理由，使得讀者在理解內(nèi)容并能應用的同時，也能理解這些手段背后的思路，將來亦可脫離書本，作出屬于自己的創(chuàng)新方案，真正做到了授人以魚不如授人以漁。

適讀人群 ：網(wǎng)站架構(gòu)、設計人員

系統(tǒng)：從頭梳理網(wǎng)站架構(gòu)重點難點，零基礎上手架構(gòu)設計

全面：涵蓋多種類型網(wǎng)站應用，總有一款適合你

權(quán)威：凝聚作者5年一線經(jīng)驗，互聯(lián)網(wǎng)大廠實踐方案盡收眼底

深入：剖析概念內(nèi)涵外延，講解方法追本溯源

案例：列舉10個大型案例， 100多個小案例，提升更迅速

為什么要寫這本書

很多剛從學校畢業(yè)的計算機專業(yè)的學生，或者通過自學掌握編程技能的非計算機專業(yè)的人，往往會發(fā)現(xiàn)軟件工程師在工作中所做的內(nèi)容與學校中所學的知識有不小的差異，并且這種差異隨著項目規(guī)模的增大而增大。一些擁有不錯編程基礎的從業(yè)人員往往也要在從業(yè)數(shù)年以后，才能逐漸通過積累工作經(jīng)驗來縮小、彌補這種差異。

造成這種差異的主要原因在于，在學校中學習的編程技能側(cè)重于計算機科學的原理及基本的應用，而在工作中，對于一個工程項目軟件，為了使其達到商用、大規(guī)模使用的條件，軟件工程師會采用許多學校中不會重點教學甚至完全不會接觸的方式來確保其開發(fā)、維護上的高效率和健壯性。本書在網(wǎng)站開發(fā)方面，通過總結(jié)筆者從業(yè)中遇到過的眾多案例和項目，精練出一系列職業(yè)經(jīng)驗和操作規(guī)程，幫助感興趣的初學者對職業(yè)實踐有所了解，而編程能力原本就扎實的程序員更可以通過本書獲得職場上的即戰(zhàn)力。

本書有何特色

1. 涵蓋了大型網(wǎng)站建設從理論到實踐的方方面面

對于每個相關(guān)的業(yè)內(nèi)實踐問題，本書都會涵蓋其常見解決方案和尚佳推薦選擇，并從原理出發(fā)分析和解釋每個方案，使讀者充分理解積累了大量從業(yè)人員經(jīng)驗教訓的實現(xiàn)方案。

2. 每個主題都包含了大量實例說明

本書為暫時沒有機會參與大流量網(wǎng)站建設的讀者提供了大量生產(chǎn)實例，使讀者能更直觀地理解大型網(wǎng)站相比普通網(wǎng)站在生產(chǎn)環(huán)境中面臨的問題及其解決方案。

3. 對多個實踐類主題都附有可直接使用的代碼示例

本書對所有可以獨立嘗試實踐的主題都附有實踐說明和代碼示例，絕大多數(shù)代碼示例都可以經(jīng)過簡單配置直接使用，非常適合看了相關(guān)章節(jié)躍躍欲試的讀者。

4. 主題鮮明，易于上手

本書各章主題之間盡量保證分割清晰，大多數(shù)章節(jié)相互獨立，且每個主題深入淺出，讀者即不讀完全書，只對中間某個主題感興趣，也可以隨手拿起書深入其中一章，而不受上下文牽制影響。

5. 信息涉及范圍廣，拓寬視野，與時俱進

本書所提及的設計方案、技術(shù)手段和實踐標準均與當前業(yè)內(nèi)實踐看齊，并在必要部分對業(yè)內(nèi)行的技術(shù)進行了或深或廣的介紹，幫助讀者輕松地以本書為出發(fā)點，找到合適的拓展資料值得進一步深挖的技術(shù)。

本書內(nèi)容及知識體系

第1～2 章主要介紹了網(wǎng)站架構(gòu)的設計目標和原則，包括高性能、高可用、伸縮性和擴展性，以此為綱展開全書。除此之外，還介紹了軟件工程標準的網(wǎng)站架構(gòu)設計流程。

第3～7 章主要介紹了網(wǎng)站數(shù)據(jù)層的幾種優(yōu)化手段，從按需選擇數(shù)據(jù)庫到分庫分表、讀寫分、緩存和動靜分離，逐步深入，從數(shù)據(jù)庫介紹到分庫分表和讀寫分離，從緩存介紹到動靜分離，理論再實踐，完成數(shù)據(jù)層的優(yōu)化改造。

第8～10 章主要從負載均衡、異步和非阻塞、隊列三個角度介紹了如何管理和優(yōu)化一個網(wǎng)的整體架構(gòu)，使其達到高并發(fā)，瞬時承擔更大流量。

第11～15 章主要介紹了大型商用網(wǎng)站重要的性質(zhì)之一——高可用，以及如何做到高可。分別從高可用的指導原則、異地多活、服務降級、限流和下游錯誤處理的角度，解釋了單機服務不可靠的情況下，如何通過架構(gòu)設計使系統(tǒng)整體變得可靠又穩(wěn)定。

第16～17 章主要介紹了大型商用網(wǎng)站在上線服務之前，所需要采取的合理合規(guī)的必要手，以及如何從一個成熟的業(yè)務擁有者的角度，盡可能降低新服務上線的風險。

適合閱讀本書的讀者

?? 有一定技術(shù)水平但工程資歷尚淺的人員。

?? 有一定工程資歷但沒有大流量網(wǎng)站開發(fā)和維護經(jīng)驗的人員。

?? 希望對網(wǎng)站開發(fā)的軟件工程有所了解的人員。

?? 廣大Web 開發(fā)程序員。

?? 希望提高大型項目設計水平的人員。

?? 軟件開發(fā)項目經(jīng)理。

?? 需要一本案頭必備查詢手冊的人員。

閱讀本書的建議

?? 沒有網(wǎng)站開發(fā)經(jīng)驗的人員，建議配合一本網(wǎng)站開發(fā)實戰(zhàn)類參考書來閱讀。

?? 有網(wǎng)站開發(fā)經(jīng)驗的人員，可以隨意從一章開始閱讀，相信都會有所受益。

?? 對于有代碼示例的章節(jié)，可以隨時按照其中的說明進行實戰(zhàn)；沒有代碼示例但有操作流程章節(jié)，需要一定生產(chǎn)環(huán)境支撐其方法的實踐，請讀者結(jié)合實

際工作環(huán)境進行學習。

李力非，2014年起進入互聯(lián)網(wǎng)軟件開發(fā)行業(yè)，并于2015年加入亞馬遜公司，從事軟件開發(fā)和設計至今，對后端服務器開發(fā)、移動端開發(fā)和前端網(wǎng)頁開發(fā)均有涉獵，先后參與亞馬遜購物網(wǎng)站移動APP、Alexa智能家居的自動化控制系統(tǒng)和亞馬遜事務類通知系統(tǒng)的軟件開發(fā)和設計，領(lǐng)導并參與了多個大型項目。熟悉如何結(jié)合設計原則和方法設計超大流量的網(wǎng)絡服務，并擅長根據(jù)實際情況和限制，靈活調(diào)整系統(tǒng)架構(gòu)。其中參與設計與開發(fā)的Alexa智能家居自動化控制系統(tǒng)的每日用戶使用人次超過2500萬并持續(xù)增長，牢牢占據(jù)同類產(chǎn)品的市場*****；參與開發(fā)的亞馬遜事務類通知系統(tǒng)每日吞吐量達上億。

目錄
第1 章 網(wǎng)站架構(gòu)概述 1
1．1 網(wǎng)站的基本組件 1
1．2 網(wǎng)站業(yè)務規(guī)模增長帶來的問題 2
1．3 大型網(wǎng)站架構(gòu)設計的目標和原則 4
1．3．1 高性能 4
1．3．2 高可用 5
1．3．3 伸縮性 6
1．3．4 擴展性 7

第2 章 大型網(wǎng)站架構(gòu)設計的流程 9
2．1 需求分析 9
2．1．1 需求驅(qū)動的重要性 9
2．1．2 如何根據(jù)需求制定系統(tǒng)目標 10
2．2 方案設計 11
2．2．1 與架構(gòu)設計原則相結(jié)合 11
2．2．2 設計多套備選方案 12
2．3 方案評估 13

第3 章 數(shù)據(jù)庫的選擇 15
3．1 關(guān)系數(shù)據(jù)庫 15
3．1．1 什么是關(guān)系數(shù)據(jù)庫 16
3．1．2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢和應用場景 17
3．2 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫 18
3．2．1 什么是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫 18
3．2．2 非關(guān)系數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢和應用場景 19
3．3 常見的關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 20
3．3．1 MySQL 20
3．3．2 MS SQL Server 21
3．3．3 Oracle 22
3．4 常見的非關(guān)系數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品 22
3．4．1 MongoDB 23
3．4．2 DynamoDB 23
3．5 云數(shù)據(jù)庫 23

第4 章 數(shù)據(jù)庫優(yōu)化：分庫分表 25
4．1 什么是分庫分表 25
4．1．1 分庫 25
4．1．2 分表 26
4．2 為什么要進行分庫分表 27
4．2．1 吞吐量 27
4．2．2 索引 27
4．2．3 備份 28
4．2．4 其他風險 28
4．3 實現(xiàn)分庫分表 28
4．3．1 垂直分庫分表 29
4．3．2 水平分庫分表 30
4．4 分庫分表帶來的問題 32
4．4．1 全局唯一ID 32
4．4．2 關(guān)系數(shù)據(jù)庫的部分操作 33
4．4．3 事務支持 33

第5 章 數(shù)據(jù)庫優(yōu)化：讀寫分離 34
5．1 什么是讀寫分離 34
5．2 為什么要使用讀寫分離 35
5．2．1 何時需要使用讀寫分離 35
5．2．2 讀寫分離的好處 36
5．3 實現(xiàn)讀寫分離 37
5．3．1 中間件實現(xiàn) 37
5．3．2 應用層實現(xiàn) 38
5．4 讀寫分離帶來的問題 39
5．4．1 副本的實時性 39
5．4．2 副本實時性的解決方案 39
5．4．3 成本問題 40

第6 章 緩存 41
6．1 什么是緩存 41
6．2 緩存策略 42
6．2．1 LFU 緩存策略 42
6．2．2 LRU 緩存策略 43
6．2．3 緩存策略的優(yōu)劣 43
6．3 緩存命中率 44
6．4 緩存的類型 44
6．4．1 客戶端緩存 44
6．4．2 CDN 緩存 45
6．4．3 應用緩存 45
6．4．4 基于分布式集群的緩存 45
6．5 分布式緩存 46
6．5．1 分布式緩存的應用場景 46
6．5．2 分布式緩存的架構(gòu)設計 47
6．6 緩存的問題 47
6．6．1 緩存過熱 47
6．6．2 緩存穿透 48
6．6．3 緩存雪崩 48
6．7 常見的緩存系統(tǒng) 49
6．7．1 MemCached 49
6．7．2 Redis 49

第7 章 動靜分離 50
7．1 動靜分離 50
7．1．1 動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù) 50
7．1．2 動靜分離的概念 52
7．1．3 動靜分離的作用 53
7．2 拆分動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù) 55
7．2．1 識別動態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù) 55
7．2．2 改造數(shù)據(jù) 56
7．2．3 改造數(shù)據(jù)要注意的問題 60
7．3 動靜分離的架構(gòu)改造 62
7．3．1 動靜分離的緩存架構(gòu) 62
7．3．2 瀏覽器緩存 63
7．3．3 CDN 緩存 64
7．3．4 Web 服務器緩存 65
7．3．5 分布式緩存 65
7．3．6 頁面組裝 66

第8 章 負載均衡 67
8．1 什么是負載均衡 67
8．1．1 負載均衡的概念 67
8．1．2 負載均衡的類型 69
8．1．3 有負載均衡的網(wǎng)站架構(gòu) 69
8．1．4 反向代理 70
8．2 DNS 負載均衡 72
8．2．1 DNS 73
8．2．2 A 記錄 73
8．2．3 CName 73
8．2．4 配置DNS 負載均衡 74
8．2．5 DNS 負載均衡的優(yōu)缺點 75
8．3 硬件負載均衡 76
8．4 軟件負載均衡：LVS 77
8．4．1 LVS 架構(gòu) 77
8．4．2 LVS 的負載均衡方式 78
8．4．3 LVS 的負載均衡策略 80
8．4．4 LVS 的調(diào)整升級 81
8．4．5 LVS 的優(yōu)缺點 81
8．5 軟件負載均衡：Nginx 82
8．5．1 Nginx 架構(gòu) 82
8．5．2 Nginx 的工作原理 83
8．5．3 Nginx 的負載均衡策略 84
8．5．4 Nginx 的錯誤重試 85
8．5．5 Nginx 的調(diào)整升級 85
8．5．6 Nginx 的主要特點 86
8．5．7 Nginx 配置實戰(zhàn) 86
8．6 負載均衡的實踐流程 89
8．6．1 回顧流量基本概念 90
8．6．2 實踐流程 90

第9 章 異步和非阻塞 93
9．1 異步及其相關(guān)概念 93
9．1．1 同步和異步 94
9．1．2 阻塞和非阻塞 94
9．1．3 多線程 96
9．2 異步和非阻塞的作用 97
9．2．1 異步和非阻塞的應用場景 97
9．2．2 異步和非阻塞的架構(gòu) 102
9．2．3 異步的優(yōu)勢 103
9．3 實戰(zhàn)：以Java 為例 105
9．3．1 Runnable 105
9．3．2 Callable 106
9．3．3 Future 106
9．3．4 Executor 和ExecutorService 108
9．3．5 改造同步且阻塞的Java 代碼 108
9．4 異步和非阻塞帶來的問題 112
9．4．1 API 定義 113
9．4．2 線程池的擴容 113

第10 章 隊列 116
10．1 隊列及其相關(guān)概念 116
10．1．1 隊列 116
10．1．2 生產(chǎn)/消費、發(fā)布/訂閱與主題 117
10．2 隊列與網(wǎng)站的整合 119
10．2．1 發(fā)布者 119
10．2．2 訂閱者 120
10．2．3 訂閱者：推送模式 120
10．2．4 訂閱者：拉取/輪詢模式 122
10．3 隊列的應用 123
10．3．1 流量控制 123
10．3．2 服務解耦 126
10．4 隊列存在的問題與解決方案 128
10．4．1 消息積壓 128
10．4．2 消息的可靠傳遞 130
10．4．3 消息重復 133
10．5 常見的隊列產(chǎn)品和系統(tǒng) 134
10．5．1 RabbitMQ 134
10．5．2 ActiveMQ 135
10．5．3 RocketMQ 135
10．5．4 Kafka 136
10．5．5 AWS SQS 和SNS 136

第11 章 高可用 137
11．1 CAP 原理 137
11．1．1 什么是CAP 原理 137
11．1．2 CAP 原理與網(wǎng)站服務 138
11．2 服務可用性的標準 141
11．3 冗余和隔離 142
11．3．1 擴容中的冗余 142
11．3．2 廣義的冗余 142
11．3．3 隔離 142

第12 章 異地多活 144
12．1 異地多活的基本概念 144
12．1．1 基本概念 144
12．1．2 作用 145
12．1．3 應用場景 145
12．1．4 異地多活和負載均衡 147
12．2 異地多活的類型 147
12．2．1 同城異地多活 147
12．2．2 跨城市異地多活 148
12．2．3 跨地區(qū)異地多活 149
12．3 如何進行異地多活改造 149
12．3．1 業(yè)務分類 149
12．3．2 數(shù)據(jù)分類 150
12．3．3 數(shù)據(jù)同步 151
12．3．4 異地多活的數(shù)據(jù)同步提升方案 153

第13 章 服務降級 156
13．1 服務降級的基本概念 156
13．1．1 什么是服務降級 156
13．1．2 單點故障 158
13．2 微服務與服務拆分 160
13．2．1 什么是微服務 160
13．2．2 流量模式 161
13．2．3 如何拆分服務 162
13．3 系統(tǒng)分級 165
13．3．1 分析系統(tǒng)流程圖 165
13．3．2 一級系統(tǒng) 166

第14 章 限流 168
14．1 限流的基本概念 168
14．1．1 什么是限流 168
14．1．2 為什么需要限流 169
14．1．3 限流的幾種標準 171
14．1．4 限流的幾種思路 172
14．2 限流算法 176
14．2．1 令牌桶算法與漏桶算法 176
14．2．2 時間窗口算法 179
14．2．3 隊列法 182
14．3 服務限流需要考慮的問題 183
14．3．1 性能和準確性 183
14．3．2 如何進一步提升 184
14．4 實戰(zhàn)：使用Nginx 限流 186

第15 章 下游錯誤處理 191
15．1 超時機制 191
15．2 錯誤分類 192
15．2．1 如何分類錯誤 192
15．2．2 早期失敗 194
15．2．3 默認值的作用 194
15．3 錯誤重試 195
15．3．1 錯誤重試的條件 196
15．3．2 錯誤重試帶來的問題 196

第16 章 測試 198
16．1 測試的類型 198
16．1．1 一般功能測試 198
16．1．2 黑盒和白盒測試 200
16．1．3 不同程度的功能測試 202
16．1．4 非功能的測試 204
16．2 測試用例的設計 206
16．2．1 模擬實際環(huán)境 206
16．2．2 包含錯誤情況 207
16．2．3 保證用例多樣性 209
16．2．4 驗證系統(tǒng)間的連接性 212
16．3 功能測試詳解 213
16．3．1 單元測試 213
16．3．2 集成測試 217
16．3．3 端到端測試 219

第17 章 上線準備 222
17．1 發(fā)布流程 222
17．1．1 規(guī)范化流程 222
17．1．2 結(jié)合測試的流程 224
17．1．3 自動化的流程 225
17．2 監(jiān)控 226
17．2．1 生產(chǎn)環(huán)境度量 226
17．2．2 監(jiān)控與警報 231
17．3 壓力測試 232
17．3．1 壓力測試的目的 233
17．3．2 如何進行壓力測試 233
17．4 灰度發(fā)布 237
17．4．1 什么是灰度發(fā)布 237
17．4．2 灰度發(fā)布的條件 239
17．5 維護人員 241
17．5．1 應急預案 241
17．5．2 人工監(jiān)控 242