應用上雲改造：從知識圖譜到最佳案例

賀阮
攻讀博士期間的主要研究方向是雲計算安全。曾先後任OpenStack基金會董事、ISO/IEC JTC1/SC38和ISO/IEC JTC1/SC27標樣委員會委員、聯合國國際電信聯盟（ITU）雲計算安全組副報告人，以及多個雲計算學術會議、期刊編輯等職位，從各個維度見證了雲計算行業的發展。
 
史冰迪
2015年畢業于中央財經大學計算機科學與技術專業，現任職於中國信息通信研究院，從事政務信息化項目管理工作，從另一個方向繼續在政務信息化方向發力，不斷努力將電子政務、數字政府等工作與各類新技術結合。
 
陸佳亮
上海交通大學巴黎卓越工程師學院副院長，上海市科學技術委員會入庫評審專家，承擔國家自然科學基金、上海市“創新行動”科研項目等重大項目。主要研究方向是人工智能賦能、雲計算、大數據系統。

第1章　應用上雲簡介 1
1.1　上雲價值 2
1.1.1　業務價值 2
1.1.2　技術價值 3
1.2　上雲路線 4
1.2.1　私有雲 4
1.2.2　混合雲 5
1.2.3　多雲 5
1.3　上雲策略 6
1.3.1　直接遷移 6
1.3.2　重新規劃 7
1.3.3　不合適上雲的應用 7
1.4　注意事項 8

第2章　應用的空間維度和時間維度 10
2.1　應用架構 11
2.1.1　架構概述 11
2.1.2　主流架構 13
2.1.3　本書定義 24
2.2　業務架構 25
2.2.1　業務場景 25
2.2.2　業務用例 26
2.2.3　業務實體 26
2.2.4　業務流程 26
2.3　數據架構 27
2.3.1　數據模型 27
2.3.2　數據實現 28
2.4　功能架構 30
2.4.1　系統用例圖 30
2.4.2　業務功能架構 30
2.4.3　應用功能架構 33
2.4.4　面向數據與面向領域 38
2.5　實現架構 39
2.6　部署架構 40
2.6.1　物理架構 40
2.6.2　運行架構 41
2.7　應用生命週期 41
2.8　明確願景 42
2.8.1　識別目標對象 42
2.8.2　度量價值 43
2.8.3　詳細描述 43
2.8.4　上下文圖 44
2.9　業務建模 45
2.9.1　業務建模概述 45
2.9.2　組織架構 46
2.9.3　業務領域 46
2.9.4　業務場景 51
2.9.5　業務建模小結 53
2.10　需求分析 54
2.10.1　需求分析概述 54
2.10.2　涉及角色 56
2.10.3　業務實體 56
2.10.4　業務流程 58
2.11　架構設計 60
2.11.1　架構設計概述 60
2.11.2　業務功能架構 61
2.12　領域驅動設計及架構設計 63
2.12.1　領域驅動設計概述 63
2.12.2　DDD中的基本概念 66
2.12.3　實施步驟 72
2.12.4　DDD與微服務 76
2.12.5　DDD與架構設計 76
2.13　技術實現 77
2.13.1　技術選型 77
2.13.2　代碼開發 77
2.14　部署發佈 77
2.15　線上運維 78

第3章　應用的功能性設計 80
3.1　應用功能架構 81
3.1.1　客戶端 82
3.1.2　網絡接入層 82
3.1.3　應用接入層 84
3.1.4　邏輯層 85
3.1.5　中間件層 88
3.1.6　數據庫層 89
3.1.7　存儲層 90
3.2　雲上實現架構 90
3.2.1　網絡接入層 91
3.2.2　應用接入層 94
3.2.3　邏輯層 97
3.2.4　中間件層 98
3.2.5　數據庫層 99
3.2.6　存儲層 100
3.3　雲上應用實戰案例：某大型實時對戰遊戲上雲設計 100
3.3.1　業務概述 100
3.3.2　業務架構 101
3.3.3　功能架構 102
3.3.4　實現架構 105
3.3.5　部署架構 106

第4章　應用的高可用設計 108
4.1　高可用簡介 109
4.1.1　應用故障及其原因分析 109
4.1.2　高可用的定義 110
4.1.3　高可用的實現方式 112
4.1.4　高可用的衡量指標 114
4.2　避免錯誤 117
4.2.1　代碼 117
4.2.2　配置 128
4.3　控制影響 131
4.3.1　前置措施 131
4.3.2　資源冗餘 133
4.3.3　故障資源隔離 139
4.3.4　數據庫層 144
4.3.5　存儲層 145
4.4　快速恢復（應用容災） 146
4.4.1　應用容災的設計思路 147
4.4.2　同城冷備 153
4.4.3　同城熱備 155
4.4.4　異地冷備 156
4.4.5　兩地三中心 157
4.4.6　同城雙活/多活 158
4.4.7　異地多活（單元化） 164
4.4.8　發展階段 168
4.4.9　案例：即時通信App的容災設計 169
4.5　標準流程及演練 173
4.5.1　應急處理和響應流程 173
4.5.2　容災演練 175
4.6　案例：日交易超10億元的支付平臺容災方案 193
4.6.1　業務架構 194
4.6.2　業務功能架構 194
4.6.3　容災方案演進 195

第5章　應用的高併發設計 199
5.1　高併發設計概述 200
5.1.1　高併發帶來的問題 200
5.1.2　高併發問題產生的原因 201
5.1.3　高併發系統性能的衡量指標 202
5.1.4　高併發系統的設計原則 204
5.1.5　高併發與高可用 214
5.2　提高吞吐量 214
5.2.1　客戶端 215
5.2.2　網絡接入層 218
5.2.3　應用接入層 219
5.2.4　邏輯層 221
5.2.5　數據庫層 242
5.2.6　存儲層 250
5.3　縮短響應時間 251
5.3.1　網絡接入層 251
5.3.2　應用接入層 253
5.3.3　邏輯層 257
5.3.4　調用保護 262
5.3.5　數據層 268
5.3.6　案例：K8s中Informer的縮短響應時間設計 272
5.4　過載保護 275
5.4.1　網絡接入層 276
5.4.2　應用接入層 276
5.4.3　邏輯層 279
5.4.4　數據庫層 281
5.4.5　存儲層 285
5.5　案例一：某休閒闖關小程序遊戲的高併發設計 287
5.5.1　優化前 287
5.5.2　優化後 288
5.6　案例二：某即時通信App上雲設計 289
5.6.1　功能架構 290
5.6.2　業務架構 290
5.6.3　實現架構 291
5.6.4　部署架構 293
5.7　案例三：某支付平臺百萬QPS消費券 294
5.7.1　業務架構 294
5.7.2　實現架構 295
5.7.3　部署架構 299
5.7.4　活動效果 301

第6章　應用的安全設計 302
6.1　簡介 303
6.1.1　責任分工 303
6.1.2　防護原則 304
6.1.3　雲內租戶安全 305
6.2　網絡安全 306
6.2.1　網絡接入層 306
6.2.2　應用接入層 310
6.2.3　案例：某手游後臺服務的多層防護設計 312
6.3　系統安全 314
6.3.1　應用接入層 315
6.3.2　邏輯層 319
6.4　數據安全 322
6.4.1　數據安全建模 323
6.4.2　數據庫層安全管理 324
6.4.3　存儲層安全管理 326
6.5　預案及審計 326
6.5.1　安全預案 326
6.5.2　安全審計 327

第7章　應用的可運維設計 330
7.1　可運維性概述 331
7.1.1　目標 331
7.1.2　發展階段 331
7.1.3　雲上應用的可運維性 337
7.2　可觀測性 338
7.2.1　可觀測性概述 338
7.2.2　指標/監控/告警 342
7.2.3　日誌 353
7.2.4　鏈路追蹤 356
7.2.5　案例：健康碼可觀測性體系設計 359
7.3　日常操作 364
7.3.1　雲上資源供給 365
7.3.2　應用部署/發佈 368
7.3.3　日常維護 376
7.4　故障排查 380
7.4.1　故障告警 380
7.4.2　問題定位 382
7.4.3　故障恢復 385
7.4.4　根因分析 388
7.4.5　案例：某電商平臺存儲集群變更故障 389

第8章　應用上雲總結與展望 392
8.1　雲上/雲下對比 393
8.1.1　IaaS供給和配置更為實時便利 393
8.1.2　PaaS管理和運維更為自動化 393
8.1.3　應用運行時管理全託管 394
8.2　上雲的挑戰 395
8.3　未來趨勢 396
8.3.1　多雲部署 396
8.3.2　雲上應用的精細化運營 399