架构之道 自定义软件体系结构

本书基于多种国际架构标准及行业前沿成果，系统涵盖从基础到高阶的多种软件架构风格的理论、实践，重点讲述自定义架构风格的设计思想与方法，助力读者理解架构的本质并掌握架构设计核心技能。

本书基于ISO国际标准、架构行业发展情况编著，讲解了软件架构的基本概念、前沿理论和实践应用。全书共7章，包括软件架构概述、基础架构剖析、高阶架构剖析、云计算架构、分布式架构、存储系统架构，以及自定义架构实践。书中对每种架构都详细介绍了其理论基础与具体实践，并给出其优缺点及适用场景。注重理论与实践相结合，使读者能够对每种架构的设计思想有深入的理解，帮助其在进行自定义架构设计时能使用不同风格的架构设计思想，并掌握架构风格分析、设计思想提取、设计思想应用的方法。

本书既可以作为架构设计的入门书籍，也可以作为深入理解架构设计思想的参考书，还可以作为架构设计时随时查阅的工具书，以及了解架构发展趋势的指南。本书不仅适合软件架构师，帮助他们完善自己的架构理论及框架，还适合想从事架构工作的软件开发者，使其对软件架构有全面的认识并进行设计实践。

谷雨丰，系统架构设计师，高级专业技术资格，深圳市人力资源和社会保障局评审专家，深圳市科技专家库专家。从事多年架构设计，精通自定义架构体系、ISO42系列架构体系、TOGAF、风险驱动架构、演进式架构等架构框架。主导过多个大型复杂项目的架构设计，对于中台化有丰富经验。

前言

第1章 软件架构概述

1.1软件架构理论体系

1.1.1软件架构的定义

1.1.2架构属性

1.1.3架构说明

1.1.4软件需求与架构需求

1.1.5架构定义流程与设计定义流程

1.1.6架构师

1.2软件架构的发展历程

1.3软件架构设计原则

1.3.1架构设计的基本原则

1.3.2演进式架构设计

1.3.3架构设计的驱动内因

1.3.4架构权衡

1.4架构评价

1.4.1架构评价的目的

1.4.2架构评价的一般方法

1.5架构生命周期

1.5.1架构生命周期与软件生命周期的关系

1.5.2软件生命周期的定义

1.5.3架构生命周期的定义

1.5.4不同开发模式下架构设计的侧重点

1.6架构治理

1.6.1架构的演进与退化

1.6.2重构

第2章 基础架构剖析

2.1单体架构

2.1.1单体架构的软件架构定义

2.1.2紧耦合的经济性与敏捷性

2.1.3快交付与难维护的权衡

2.1.4中小型项目的优选

2.1.5单体架构在自定义架构风格中的设计方法

2.1.6单体架构风格实践

2.2面向服务架构

2.2.1面向服务架构的软件架构定义

2.2.2服务可组合性的复用和复杂性管理

2.2.3开发周期缩短与管理周期增长的权衡

2.2.4不断变化的复杂系统的适用性

2.2.5面向服务架构在自定义架构风格中的设计方法

2.2.6面向服务架构风格实践

2.3客户端-服务器架构

2.3.1客户端-服务器架构的软件架构定义

2.3.2分离与连接的跨平台兼容性

2.3.3关注点分离与版本控制的权衡

2.3.4数据-程序分离场景的适用性

2.3.5客户端-服务器架构在自定义架构风格中的设计方法

2.3.6客户端-服务器架构风格实践

2.4分层架构

2.4.1分层架构的软件架构定义

2.4.2层次化结构的复杂性管理

2.4.3复用与沟通成本的权衡

2.4.4多人协作场景的实用性

2.4.5分层架构在自定义架构风格中的设计方法

2.4.6分层架构风格实践

2.5事件驱动架构

2.5.1事件驱动架构的软件架构定义

2.5.2异步通信的灵活性与性能

2.5.3高性能与容错性、复杂性的权衡

2.5.4异步通信场景的适用性

2.5.5事件驱动架构在自定义架构风格中的设计方法

2.5.6事件驱动架构风格实践

2.6无状态架构

2.6.1无状态架构的软件架构定义

2.6.2状态外部化的水平扩展与容错性

2.6.3可用性与复杂性的权衡

2.6.4大规模水平扩展场景的适用性

2.6.5无状态架构在自定义架构风格中的设计方法

2.6.6无状态架构风格实践

第3章 高阶架构剖析

3.1无状态架构的演进——容器化架构

3.1.1容器化架构的软件架构定义

3.1.2Docker架构

3.1.3Kubernetes架构

3.2面向服务架构的演进——微服务架构

3.2.1微服务架构的软件架构定义

3.2.2分而治之的可伸缩性与迭代交付

3.2.3灵活性与复杂性的权衡

3.2.4大型复杂系统的适用性

3.2.5微服务架构在自定义架构风格中的设计方法

3.2.6微服务架构风格实践

3.3事件驱动架构的演进——流式架构

3.3.1流式架构的软件架构定义

3.3.2分布式事件驱动的实时性

3.3.3高吞吐量与成本、技术复杂度的权衡

3.3.4实时大规模数据处理场景的适用性

3.3.5流式架构在自定义架构风格中的设计方法

3.3.6流式架构风格实践

3.4客户端-服务器架构的演进

3.4.1CQRS架构

3.4.2BFF架构

3.4.3Database per service架构

3.5分层架构的演进——六边形架构

3.5.1六边形架构的软件架构定义

3.5.2内外分离的灵活性与可维护性

3.5.3清晰的分层边界与配置复杂性的权衡

3.5.4多团队协作、不断演进系统的适用性

3.5.5六边形架构在自定义架构风格中的设计方法

3.5.6六边形架构风格实践

第4章 云计算架构

4.1云计算平台

4.1.1云计算平台的发展历史

4.1.2云计算平台的三层架构

4.1.3云计算赋能软件架构

4.2混合云部署架构

4.2.1本地部署架构

4.2.2云平台部署架构

4.2.3混合部署架构

4.3云平台应用架构

4.3.1云微服务架构

4.3.2无服务器架构

4.3.3应用架构切换

4.3.4自动化架构

第5章 分布式架构

5.1分布式架构基础理论

5.1.1分布式架构的软件架构定义

5.1.2自治性的高可用、高性能扩展与容错性

5.1.3高性能与一致性、复杂性的权衡

5.1.4高可用、高容错需求场景的适用性

5.1.5分布式架构在自定义架构设计中的设计方法

5.1.6分布式架构风格实践

5.2分布式架构算法

5.2.1分布式一致性

5.2.2强一致性

5.2.3弱一致性

5.2.4CAP理论

5.2.5BASE理论

5.2.6Paxos及其衍生算法

5.2.7分布式架构在自定义架构设计中的设计方法

5.3分布式文件系统

5.3.1分布式文件系统的基础理论

5.3.2HDFS架构分析

5.3.3分布式文件系统在自定义架构设计中的设计方法

5.3.4分布式文件系统实践

5.4分布式备份架构

5.4.1分布式备份架构的基础理论

5.4.2Cassandra的分布式备份架构分析

5.4.3分布式备份架构在自定义架构设计中的设计方法

5.4.4分布式备份架构风格实践

5.5分布式计算架构

5.5.1分布式计算架构的基础理论

5.5.2Hadoop架构分析

5.5.3分布式计算架构在自定义架构设计中的设计方法

5.5.4分布式计算架构设计实践

第6章 存储系统架构

6.1存储系统架构概念

6.2关系数据库

6.2.1关系数据库基础理论

6.2.2MySQL中存储引擎InnoDB架构分析

6.2.3NoSQL架构分析

6.2.4关系数据库在自定义架构设计中的设计方法

6.2.5存储系统架构设计实践

6.3文档数据库

6.3.1文档数据库基础理论

6.3.2MongoDB架构分析

6.3.3文档数据库在自定义架构设计中的设计方法

6.3.4文档数据库架构设计实践

6.4键值数据库

6.4.1键值数据库基础理论

6.4.2Redis架构分析

6.4.3键值数据库在自定义架构设计中的设计方法

6.4.4键值数据库架构设计实践

6.5图数据库

6.5.1图数据库基础理论

6.5.2Neo4j架构分析

6.5.3图数据库在自定义架构设计中的设计方法

6.5.4图数据库架构设计实践

6.6数据备份及恢复机制

6.6.1主从架构备份

6.6.2对等架构备份

6.6.3集群架构备份

6.6.4差异备份

6.6.5增量备份

6.6.6快照备份

6.6.7逻辑备份

6.6.8事务日志备份

第7章 自定义架构实践

7.1自定义架构风格理论

7.1.1架构需求分析

7.1.2评估参考架构

7.1.3参考架构设计思想提取

7.1.4核心元素定义

7.1.5设计方法与实现

7.1.6架构验证

7.1.7优化与调整

7.1.8权衡与Plan B

7.2自定义架构风格实践——多种约束条件的物联网系统架构设计

7.2.1物联网系统架构需求分析

7.2.2评估参考架构

7.2.3参考架构设计思想提取

7.2.4物联网系统自定义架构核心元素定义

7.2.5物联网系统架构设计方法与实现

7.2.6物联网系统架构验证

7.2.7物联网系统架构优化与调整

7.2.8利益冲突下的权衡与Plan B