应用上云改造：从知识图谱到最佳案例

十年前的云计算是以资源为中心的，而现在（2024 年），云计算是以应用为中心的。本书分为 8 章，重点讲解云上应用的功能性设计、高可用设计、高并发设计、安全设计及可运维设计，介绍如何通过应用设计充分释放云平台的技术红利，快速实现业务构建。希望本书能为云计算领域的从业者提供一个清晰的方向，通过分享经验与方法帮助他们更好地探索、设计并优化应用，以更高效地应对不断变化的市场需求和技术挑战。

目  录 第1章  应用上云简介 1 1.1  上云价值 2 1.1.1  业务价值 2 1.1.2  技术价值 3 1.2  上云路线 4 1.2.1  私有云 4 1.2.2  混合云 5 1.2.3  多云 5 1.3  上云策略 6 1.3.1  直接迁移 6 1.3.2  重新规划 7 1.3.3  不合适上云的应用 7 1.4  注意事项 8 第2章  应用的空间维度和时间维度 10 2.1  应用架构 11 2.1.1  架构概述 11 2.1.2  主流架构 13 2.1.3  本书定义 24 2.2  业务架构 25 2.2.1  业务场景 25 2.2.2  业务用例 26 2.2.3  业务实体 26 2.2.4  业务流程 26 2.3  数据架构 27 2.3.1  数据模型 27 2.3.2  数据实现 28 2.4  功能架构 30 2.4.1  系统用例图 30 2.4.2  业务功能架构 30 2.4.3  应用功能架构 33 2.4.4  面向数据与面向领域 38 2.5  实现架构 39 2.6  部署架构 40 2.6.1  物理架构 40 2.6.2  运行架构 41 2.7  应用生命周期 41 2.8  明确愿景 42 2.8.1  识别目标对象 42 2.8.2  度量价值 43 2.8.3  详细描述 43 2.8.4  上下文图 44 2.9  业务建模 45 2.9.1  业务建模概述 45 2.9.2  组织架构 46 2.9.3  业务领域 46 2.9.4  业务场景 51 2.9.5  业务建模小结 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  业务实体 56 2.10.4  业务流程 58 2.11  架构设计 60 2.11.1  架构设计概述 60 2.11.2  业务功能架构 61 2.12  领域驱动设计及架构设计 63 2.12.1  领域驱动设计概述 63 2.12.2  DDD中的基本概念 66 2.12.3  实施步骤 72 2.12.4  DDD与微服务 76 2.12.5  DDD与架构设计 76 2.13  技术实现 77 2.13.1  技术选型 77 2.13.2  代码开发 77 2.14  部署发布 77 2.15  线上运维 78 第3章  应用的功能性设计 80 3.1  应用功能架构 81 3.1.1  客户端 82 3.1.2  网络接入层 82 3.1.3  应用接入层 84 3.1.4  逻辑层 85 3.1.5  中间件层 88 3.1.6  数据库层 89 3.1.7  存储层 90 3.2  云上实现架构 90 3.2.1  网络接入层 91 3.2.2  应用接入层 94 3.2.3  逻辑层 97 3.2.4  中间件层 98 3.2.5  数据库层 99 3.2.6  存储层 100 3.3  云上应用实战案例：某大型实时对战游戏上云设计 100 3.3.1  业务概述 100 3.3.2  业务架构 101 3.3.3  功能架构 102 3.3.4  实现架构 105 3.3.5  部署架构 106 第4章  应用的高可用设计 108 4.1  高可用简介 109 4.1.1  应用故障及其原因分析 109 4.1.2  高可用的定义 110 4.1.3  高可用的实现方式 112 4.1.4  高可用的衡量指标 114 4.2  避免错误 117 4.2.1  代码 117 4.2.2  配置 128 4.3  控制影响 131 4.3.1  前置措施 131 4.3.2  资源冗余 133 4.3.3  故障资源隔离 139 4.3.4  数据库层 144 4.3.5  存储层 145 4.4  快速恢复（应用容灾） 146 4.4.1  应用容灾的设计思路 147 4.4.2  同城冷备 153 4.4.3  同城热备 155 4.4.4  异地冷备 156 4.4.5  两地三中心 157 4.4.6  同城双活/多活 158 4.4.7  异地多活（单元化） 164 4.4.8  发展阶段 168 4.4.9  案例：即时通信App的容灾设计 169 4.5  标准流程及演练 173 4.5.1  应急处理和响应流程 173 4.5.2  容灾演练 175 4.6  案例：日交易超10亿元的支付平台容灾方案 193 4.6.1  业务架构 194 4.6.2  业务功能架构 194 4.6.3  容灾方案演进 195 第5章  应用的高并发设计 199 5.1  高并发设计概述 200 5.1.1  高并发带来的问题 200 5.1.2  高并发问题产生的原因 201 5.1.3  高并发系统性能的衡量指标 202 5.1.4  高并发系统的设计原则 204 5.1.5  高并发与高可用 214 5.2  提高吞吐量 214 5.2.1  客户端 215 5.2.2  网络接入层 218 5.2.3  应用接入层 219 5.2.4  逻辑层 221 5.2.5  数据库层 242 5.2.6  存储层 250 5.3  缩短响应时间 251 5.3.1  网络接入层 251 5.3.2  应用接入层 253 5.3.3  逻辑层 257 5.3.4  调用保护 262 5.3.5  数据层 268 5.3.6  案例：K8s中Informer的缩短响应时间设计 272 5.4  过载保护 275 5.4.1  网络接入层 276 5.4.2  应用接入层 276 5.4.3  逻辑层 279 5.4.4  数据库层 281 5.4.5  存储层 285 5.5  案例一：某休闲闯关小程序游戏的高并发设计 287 5.5.1  优化前 287 5.5.2  优化后 288 5.6  案例二：某即时通信App上云设计 289 5.6.1  功能架构 290 5.6.2  业务架构 290 5.6.3  实现架构 291 5.6.4  部署架构 293 5.7  案例三：某支付平台百万QPS消费券 294 5.7.1  业务架构 294 5.7.2  实现架构 295 5.7.3  部署架构 299 5.7.4  活动效果 301 第6章  应用的安全设计 302 6.1  简介 303 6.1.1  责任分工 303 6.1.2  防护原则 304 6.1.3  云内租户安全 305 6.2  网络安全 306 6.2.1  网络接入层 306 6.2.2  应用接入层 310 6.2.3  案例：某手游后台服务的多层防护设计 312 6.3  系统安全 314 6.3.1  应用接入层 315 6.3.2  逻辑层 319 6.4  数据安全 322 6.4.1  数据安全建模 323 6.4.2  数据库层安全管理 324 6.4.3  存储层安全管理 326 6.5  预案及审计 326 6.5.1  安全预案 326 6.5.2  安全审计 327 第7章  应用的可运维设计 330 7.1  可运维性概述 331 7.1.1  目标 331 7.1.2  发展阶段 331 7.1.3  云上应用的可运维性 337 7.2  可观测性 338 7.2.1  可观测性概述 338 7.2.2  指标/监控/告警 342 7.2.3  日志 353 7.2.4  链路追踪 356 7.2.5  案例：健康码可观测性体系设计 359 7.3  日常操作 364 7.3.1  云上资源供给 365 7.3.2  应用部署/发布 368 7.3.3  日常维护 376 7.4  故障排查 380 7.4.1  故障告警 380 7.4.2  问题定位 382 7.4.3  故障恢复 385 7.4.4  根因分析 388 7.4.5  案例：某电商平台存储集群变更故障 389 第8章  应用上云总结与展望 392 8.1  云上/云下对比 393 8.1.1  IaaS供给和配置更为实时便利 393 8.1.2  PaaS管理和运维更为自动化 393 8.1.3  应用运行时管理全托管 394 8.2  上云的挑战 395 8.3  未来趋势 396 8.3.1  多云部署 396 8.3.2  云上应用的精细化运营 399