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分布式软件体系架构
架构设计
/ 2020-04-26 10:42:12
张逸 现为深圳大眼科技有限公司的首席架构师，联合创始人 >
先后就职于中兴通讯、惠普GDCC、中软国际、ThoughtWorks等大型中外企业，任职角色为高级软件工程师，架构师，技术总监，首席咨询师。精通包括C#、Java、Ruby、Scala、Python、JavaScript等多种语言，熟练掌握面向对象思想、领域驱动设计、函数式语言、架构、大数据分析、敏捷与过程改进，并致力于大型软件企业的面向服务系统架构设计以及互联网Web系统架构设计。在ThoughtWorks期间，作为一名咨询师，主要为客户提供组织的敏捷转型、过程改进、系统架构监理、领域设计、代码质量提升等咨询工作。目前，作为公司产品的架构师，致力于商业智能产品与大数据分析平台的开发与架构设计。
课程简介
随着互联网的发展，大型分布式系统也越来越多、越来越复杂、越来越重要。如何有效地保证大型分布式系统7×24小时全天候持续稳定地运行也就成为了一个重要课题。
课程大纲
| 第一部分：分布式体系架构基础 |
| 1.什么是分布式系统 分布式系统是一种计算系统，系统中多个组件通过网络通信的方式互联。本部分内容将详细介绍分布式系统的历史演进以及主要的架构特点。 2.典型分布式系统的演进 引入分布式系统，其目的是满足高并发与高性能需求。例如引入缓存、代理等手段改进性能，又例如在架构层面上对系统进行物理便捷分割，然后通过引入消息队列或微服务实现系统的分布式设计。 案例分析：订单业务模块的分布式架构演进 3.分布式系统的优势与劣势 Martin Fowler提出，分布式系统的第一原则就是不要分布式。之所以提出这个原则，就是告诫设计者要充分认识到分布式系统刚在带来优势的同时，自身的劣势可能会给系统带来障碍。 |
| 第二部分：基于消息的分布式架构 |
| 1.常见的消息模式 介绍在企业分布式应用开发中常见的消息模式，如消息通道模式、发布者-订阅者模式、消息路由模式等。 2.主流的消息队列中间件 介绍主流的消息队列中间件，包括RabbitMQ、ActiveMQ、ZeroMQ、AKKA与目前最为流行的Kafka。分析它们各自的特性，对比这些中间件，给出合适的运用场景，并介绍技术决策的方法。 案例分析：医疗卫生知识库系统。通过引入消息队列改善系统架构的质量。 3.消息队列的设计原理 深入探讨消息队列中间件的核心原理与设计思想，包括消息队列的架构、队列实现的基本功能与高级特性。 4.KAFKA分布式消息系统 介绍目前最为流行的分布式消息系统Kafka，包括Kafka的设计架构、组成元素和应用场景。同事，还将介绍Kafka与大数据流式处理的结合。 案例分析：某手机场上的实时数据监控告警系统 |
| 第三部分：REST架构风格 |
| REST描述了Web作为一个分布式超媒体的应用，相互链接的资源通过交换代表资源状态的表述来进行通信。它是WEB系统架构运用最为广泛的架构风格。 1.理解REST的五个关键字 要深入理解REST，需要理解REST的五个关键词，包括：资源（Resource）、资源的表述（Representation）、状态转移（State Transfer）、统一接口（Uniform Interface）、超文本驱动（Hypertext Driven）。 2.REST的主要特征 REST风格的架构所具有的6个主要特征，包括：面向资源（Resource Oriented）、可寻址（Addressability）、连通性（Connectedness）、无状态（Statelessness）、统一接口（Uniform Interface）、超文本驱动（Hypertext Driven）。 3.REST的API设计 采用Restful风格的架构设计，在API设计上，需要遵循REST的设计原则，它与传统的Web Service APIs设计以及组件的APIs设计并不相同，而是面向资源的角度考虑API的定义与设计。 案例分析：某BI产品的REST API设计 |
| 第四部分：微服务架构风格 |
| 1.面向服务的软件架构 面向服务体系架构（SOA）的风格在过去10年中已经成为设计大型分布式系统的主流模式。SOA背后的核心思想是设计一个作为交互服务网络的系统。服务通过定义良好的接口提供清晰具体的功能。 案例分析:瑞士信贷的SOA架构 2.微服务架构的核心概念与特征 微服务设计是一个考量各方因素下的一个决策的过程，它提倡建立细粒度的独立服务，且服务支持物理上的单独部署，以便于更好地重用服务、满足服务水平伸缩与独立运维的需求。 案例分析：某BI产品的微服务架构 3.如何分解服务 在设计层面，该如何界定微服务的边界，并确定服务与服务之间的通信方式。这牵涉到许多架构设计因素，包括可重用行，可扩展性，数据一致性以及部署等诸多方面。本部分将通过对Data Schema、DDD中的BoundedContext、、六边形架构模型等内容综合分析微服务的分解与设计。 4.CQRS与Event Sourcing CQRS不仅限于微服务架构，但在微服务架构中，会被频繁地与Event Sourcing结合，并以事件驱动架构（EDA）思想来解决一些高并发和数据一致性问题。 5.微服务架构的数据一致性 分析传统的本地事务与分布式事务如何保证数据的一致性，然后讲解在微服务架构中，如何结合CAP原则实现数据一致性。 6.从单体架构到微服务架构 多数情况下，微服务架构都不是一蹴而就的，即使是一个新项目，保守起见，也建议从一开始设计为单体架构，只要在合适的情况下，才需要将架构演进到微服务架构。本部分将会介绍在这个演进过程中我们需要关注的问题，以及具体的实施路径。 7.微服务的监控与告警 在微服务架构中，每个服务都是一个可以独立运行的业务单元，同时每个服务都运行在独立的节点上。因此，我们需要为每个服务建立独立的监控以及告警机制，以监控服务的健康状况，并保证在异常发生时，随时恢复。本部分将介绍如何利用Nagios对微服务进行监控，以及Nagios的工作原理。 案例分析：某金融系统的微服务演进 |
| 第五部分 MMN：面向企业的架构设计过程 |
| MMN架构设计过程是指对系统架构从宏观、微观与纳米层面的整体设计过程。这是一个迭代和演进的设计过程，通过自顶向下结合自下而上的方式，对整个软件系统进行分析与设计，保证整个软件系统满足功能需求与质量属性。在整个架构设计过程中，会运用UML、OOAD、UDD和DDD等方法论，遵循MMN（宏观-微观-纳米）的层次对整个系统进行架构梳理和设计。 1.宏观视图的架构因素与设计过程
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| 第六部分：架构关注点专题讨论 |
| 专题一：高性能系统的设计 高性能是软件系统设计无法绕过的话题，无论是企业架构还是互联网架构，设计时都需要考虑如何满足高性能的要求，尤其是在数据量越来越大，并发访问越来越多的前提下，高性能会成为架构师必须要解决的问题。 本专题讨论会给出高性能设计的常见问题、解决方案与最佳实践。 案例分析：Twitter的高性能分布式日志，满足了系统的可靠性、高吞吐量、低延迟、可扩展性等质量属性。 专题二：分布式事务 当今的大型软件系统都是分布式系统，随着硬件成本的逐渐降低，网络宽带的逐步增加，我们已经告别单机时代。分布式系统可以更大限度地利用硬件的水平扩展，也能够保证异构、异步系统的集成，但是带来的问题也很显著，除了运维方面的挑战外，如何保证业务服务的事务，成了棘手的问题。 本专题会介绍分布式事务ACID约束的问题，并讲解BASE原则以及CAD原理。 案例分析：通过对支付宝扣款到余额宝的案例分析分布式事务的解决方案。 专题三：大数据处理 大数据处理成为这几年最热门的话题，也是大多数软件企业需要解决的问题：即如何在海量数据中寻找到业务价值。本专题会从技术角度剖析大数据技术生态圈，并主要介绍Hadoop、Spark等大数据主流技术与平台框架。 案例分析：Airbnb数据基础设施的主要架构 |
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