[套装书]Service Mesh微服务架构设计+Service Mesh实战：基于Linkerd和Kubernetes的微服务实践（2册）

作者
刘俊海杨章显
丛书名
架构师书库
出版社
机械工业出版社
ISBN
9781910141471
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------Service Mesh微服务架构设计--------------------------- 全书分为3部分：第一部分是基础篇，首先从微服务架构的挑战讲起，接下来剖析service mesh产生的背景，service mesh当前的现状以及主流的一些开源项目。第二部分是实战篇，深入讲解如何从零开始构建一个生产环境可用的service mesh系统，包含技术选型、架构设计和技术难度深入分析等。其中高性能、高可用、高扩展性方面的一些设计和考量都会深入阐述。第三部分是应用篇，实例分析service mesh对服务治理带来的便利和影响。 通过阅读本书，读者不仅能深入了解service mesh对微服务领域的影响，而且还可以了解service mesh架构和设计的全过程，全书也包含高性能、高可用、高扩展性、服务治理等多个重要主题。 ---------------------------Service Mesh实战：基于Linkerd和Kubernetes的微服务实践--------------------------- 内容简介 这是一部面向生产实践环境的Service Mesh实战指南，它讲解了如何基于Linkerd和Kubernetes开发和部署微服务。 作者是思科的高级工程师，是国内Service Mesh领域的先驱者，较早将Linkerd应用到了生产实践中。书中详细介绍了Linkerd能解决什么样的问题，会给开发和运维人员带来什么样的好处。融合作者使用Linkerd的一些经验和教训，详细阐述了如何配置、部署和管理Linkerd以及在Kubernetes平台运行微服务，并且讲述了如何开发自定义Linkerd插件实现特定功能。通过这一系列内容的学习，读者将理解Linkerd的工作原理，甚至对学习或者开发他Service Mesh也具有深刻的借鉴意义。 全书共9章，分为三个部分： 第一部分（第1~2章） 基础篇 第1章主要介绍了Service Mesh的起源、功能、现有产品，以及技术选型的考量；第2章是Linkerd的入门，讲解了Linkerd及其工作环境的安装、配置和部署。 . 第二部分（第3~6章） 中级篇 这部分内容是本书的核心之一，依次讲解了Linkerd的配置、数据流工作原理、部署模式的选择，以及它的控制面板Namerd如何管理多个Linkerd实例以及通过Linkerd实现运行时动态切换流量。 第三部分（第7~9章） 实战篇 第7章首先讲解了阅读本书必须掌握的Kubernetes的基础知识；第8章重点通过实例演示了如何以Linkerd作为Kubernetes的Service Mesh工具运行微服务；第9章讲述了如何开发自定义的Linkerd插件来实现特定的功能。
目录



---------------------------Service Mesh微服务架构设计---------------------------


前言
第一篇　基　础　篇
第1章　微服务架构 …… 2
1.1　为什么需要微服务 …… 2
1.1.1　传统单体服务的问题 …… 2
1.1.2　微服务的定义 …… 3
1.1.3　微服务与康威定律 …… 3
1.1.4　微服务的收益 …… 4
1.2　微服务架构的挑战 …… 4
1.2.1　服务拆分 …… 4
1.2.2　开发挑战 …… 5
1.2.3　测试挑战 …… 5
1.2.4　运维挑战 …… 6
1.3　微服务化的具体时机 …… 6
1.4　微服务化开展前的准备工作 …… 8
1.4.1　微服务开发框架 …… 8
1.4.2　微服务标准化 …… 15
1.4.3　持续集成与发布 …… 17
1.5　微服务实施 …… 17
1.5.1　微服务拆分 …… 17
1.5.2　微服务通信 …… 19
1.5.3　微服务稳定性保障 …… 20
1.6　本章小结 …… 25
第2章　微服务治理 …… 26
2.1　微服务治理基础 …… 26
2.1.1　服务治理由来 …… 26
2.1.2　服务治理的目标与愿景 …… 27
2.1.3　服务治理的工作范畴 …… 28
2.1.4　服务治理闭环体系 …… 29
2.2　正向服务治理 …… 29
2.2.1　效率治理 …… 30
2.2.2　稳定性治理 …… 31
2.3　效果治理 …… 34
2.4　可见可观测 …… 35
2.4.1　服务可见性 …… 35
2.4.2　变更可见性 …… 36
2.4.3　可观测性 …… 36
2.5　量化分析体系 …… 41
2.5.1　稳定性风险度量 …… 41
2.5.2　基于多维度监控的故障定位 …… 42
2.5.3　风险分析 …… 43
2.6　线上治理 …… 43
2.6.1　线上预案体系 …… 43
2.6.2　基于Metric的预案自动触发 …… 44
2.6.3　治理参数动态调整 …… 44
2.7　线下治理 …… 47
2.7.1　链路稳定性治理 …… 47
2.7.2　架构与资源治理 …… 50
2.8　服务治理演进 …… 50
2.8.1　远程Proxy方式 …… 51
2.8.2　基于智能客户端的服务框架 …… 52
2.8.3　本地Proxy …… 52
2.9　理想的服务治理架构 …… 53
2.10　本章小结 …… 54
第3章　下一代微服务框架Service Mesh概要 …… 55
3.1　Service Mesh基础 …… 55
3.1.1　什么是Service Mesh …… 55
3.1.2　Service Mesh的基本模式 …… 56
3.2　Service Mesh的发展历程 …… 58
3.3　Service Mesh项目Linkerd …… 60
3.3.1　Linkerd演进 …… 60
3.3.2　Linkerd路由机制 …… 62
3.3.3　Linkerd 2.0核心架构 …… 63
3.4　Service Mesh项目Istio …… 64
3.4.1　Envoy …… 64
3.4.2　Istio …… 66
3.5　Service Mesh其他解决方案 …… 67
3.5.1　国外其他Service Mesh项目 …… 67
3.5.2　Service Mesh在中国的发展 …… 68
3.6　Service Mesh云上产品 …… 69
3.6.1　AWS App Mesh …… 69
3.6.2　Azure Service Fabric Mesh …… 69
3.6.3　Google Cloud Service Mesh …… 70
3.6.4　SuperGloo …… 70
3.7　Service Mesh标准化 …… 71
3.8　本章小结 …… 71
第二篇　架　构　篇
第4章　Envoy架构剖析 …… 74
4.1　Envoy整体架构 …… 74
4.1.1　关键设计约束 …… 74
4.1.2　设计原则 …… 75
4.1.3　整体架构 …… 76
4.2　Envoy网络模型 …… 78
4.2.1　Envoy事件调度模型 …… 78
4.2.2　Envoy线程模型 …… 81
4.2.3　线程本地存储机制 …… 81
4.3　Envoy扩展模型 …… 84
4.3.1　插件扩展机制 …… 84
4.3.2　网络相关插件 …… 86
4.3.3　其他扩展插件 …… 88
4.4　Envoy数据平面API …… 88
4.4.1　XDS协议语义 …… 88
4.4.2　XDS协议通信 …… 90
4.5　Envoy启动管理 …… 91
4.5.1　正常启动 …… 92
4.5.2　热重启 …… 94
4.6　Envoy与Nginx架构层面的对比 …… 95
4.6.1　功能与定位 …… 96
4.6.2　网络模型 …… 96
4.6.3　连接处理 …… 97
4.6.4　插件机制 …… 98
4.6.5　配置管理 …… 99
4.6.6　内存管理 …… 99
4.6.7　部署与运维 …… 100
4.6.8　观测与诊断 …… 100
4.7　本章小结 …… 100
第5章　Istio架构剖析 …… 101
5.1　Istio整体架构 …… 101
5.1.1　数据平面组件 …… 102
5.1.2　控制平面组件 …… 103
5.2　Istio的Kubernetes基础 …… 104
5.2.1　Kubernetes综述 …… 104
5.2.2　Kubernetes网络访问模型 …… 107
5.2.3　Kubernetes API管理 …… 110
5.2.4　Istio与Kubernetes的相互关系 …… 111
5.3　Istio流量控制模型 …… 112
5.3.1　流量管理API …… 112
5.3.2　Istio Mesh模型 …… 116
5.4　Mixer模型 …… 118
5.4.1　Mixer基本概念 …… 119
5.4.2　Mixer通用配置模型 …… 119
5.4.3　Mixer架构演进以及对性能的影响 …… 121
5.5　Istio安全 …… 122
5.5.1　Istio安全基础 …… 122
5.5.2　Istio认证架构 …… 123
5.6　Istio配置处理框架 …… 124
5.6.1　配置验证 …… 125
5.6.2　配置变更处理和分发 …… 125
5.7　本章小结 …… 125
第6章　Istio控制流设计 …… 126
6.1　Envoy生命周期管理 …… 126
6.1.1　Envoy注入 …… 126
6.1.2　Envoy启动管理 …… 128
6.1.3　Envoy配置和运行状态监控 …… 131
6.2　Istio配置变更管理 …… 133
6.2.1　通用模型和机制 …… 133
6.2.2　Kubernetes具体实现 …… 137
6.3　控制平面和数据平面的XDS交互 …… 138
6.3.1　控制平面的gRPC Server启动 …… 139
6.3.2　Envoy的XDS请求 …… 140
6.3.3　Istio XDS配置下发 …… 140
6.3.4　Envoy的XDS消息接收 …… 143
6.4　XDS配置生成 …… 143
6.4.1　可见性 …… 143
6.4.2　配置生成机制 …… 145
6.4.3　XDS配置生成实现 …… 147
6.5　XDS配置的Envoy处理 …… 149
6.5.1　XDS配置变更的判断 …… 149
6.5.2　CDS配置的延迟处理 …… 150
6.5.3　集群和节点配置处理 …… 152
6.5.4　路由配置处理 …… 153
6.5.5　监听器配置处理 …… 153
6.6　本章小结 …… 155
第7章　Istio数据流设计 …… 156
7.1　Iptables …… 156
7.1.1　Iptables的基本原理 …… 156
7.1.2　Iptables在Istio中的使用 …… 158
7.2　监听管理 …… 158
7.2.1　监听器建立 …… 158
7.2.2　监听器和工作线程绑定 …… 159
7.3　连接管理 …… 160
7.3.1　监听器匹配 …… 160
7.3.2　协议过滤器匹配 …… 161
7.3.3　创建新连接 …… 161
7.4　网络I/O和缓冲区管理 …… 162
7.4.1　传输层数据读取 …… 162
7.4.2　插件处理 …… 163
7.5　Thrift协议处理 …… 164
7.5.1　Thrift插件的整体架构 …… 164
7.5.2　协议解析 …… 165
7.5.3　协议相关的插件机制 …… 166
7.6　HTTP请求处理 …… 168
7.6.1　HTTP请求处理流程 …… 168
7.6.2　协议解析 …… 169
7.6.3　路由管理 …… 171
7.6.4　HTTP过滤链处理 …… 174
7.6.5　负载均衡 …… 176
7.6.6　连接池实现 …… 179
7.7　本章小结 …… 182
第8章　Istio微服务治理 …… 183
8.1　链路稳定性治理 …… 183
8.1.1　超时机制 …… 183
8.1.2　重试机制和重试策略 …… 185
8.1.3　节点熔断和健康检查机制 …… 188
8.1.4　资源限制机制 …… 189
8.1.5　全局限流机制 …… 190
8.2　链路可观测性 …… 190
8.2.1　Envoy分布式跟踪支持 …… 190
8.2.2　Envoy Metric支持 …… 194
8.2.3　Envoy Log支持 …… 198
8.3　本章小结 …… 200
第9章　Service Mesh架构的工程化设计 …… 201
9.1　复用和解耦 …… 201
9.2　架构扩展机制 …… 203
9.2.1　服务注册中心插件机制 …… 203
9.2.2　Envoy Filter插件机制 …… 203
9.3　性能设计 …… 204
9.3.1　基于TLS的无锁设计 …… 204
9.3.2　多级缓存机制 …… 205
9.3.3　批量更新机制 …… 205
9.4　架构设计的权衡 …… 206
9.5　API和SDK设计 …… 207
9.5.1　声明式API设计 …… 207
9.5.2　代码自动生成机制 …… 207
9.6　配置管理 …… 208
9.6.1　基于Protobuf 3的配置Scheme描述 …… 208
9.6.2　配置动态加载机制 …… 210
9.7　本章小结 …… 210
第10章　Service Mesh与云原生架构 …… 211
10.1　Service Mesh和Serverless …… 211
10.1.1　Serverless基础 …… 211
10.1.2　Knative …… 213
10.2　东西向和南北向通信的统一 …… 215
10.3　云原生时代的Service Mesh …… 216
10.4　Service Mesh现状和展望 …… 217
10.5　本章小结 …… 218
附录　Service Mesh迁移的要点与原则 …… 219



---------------------------Service Mesh实战：基于Linkerd和Kubernetes的微服务实践---------------------------


前言
第一部分　基础篇
第1章　Service Mesh简介 2
1.1　微服务架构面临的一些挑战 2
1.2　技术架构演进 6
1.3　什么是Service Mesh 9
1.4　Service Mesh的功能 10
1.5　业界Service Mesh产品 11
1.5.1　Linkerd 11
1.5.2　Envoy 12
1.5.3　Istio 13
1.5.4　Conduit 13
1.5.5　Linkerd、Envoy、Istio及Conduit比较 14
1.5.6　我们需要Service Mesh吗 15
1.6　总结 15
第2章　Linkerd入门 16
2.1　Linkerd是什么 16
2.2　Linkerd架构 17
2.3　Linkerd主要功能 19
2.4　安装Linkerd 21
2.4.1　环境准备 21
2.4.2　传统安装方式 24
2.4.3　基于Docker的安装方式 27
2.5　示例演示 28
2.5.1　示例准备 28
2.5.2　基于文件的服务发现 28
2.5.3　示例演示 29
2.6　总结 30
第二部分　中级篇
第3章　深入浅出Linkerd配置 32
3.1　示例应用 32
3.2　环境准备 34
3.2.1　虚拟机及Docker引擎 34
3.2.2　服务发现：Consul 35
3.2.3　服务注册：Registrator 37
3.2.4　部署Linkerd 38
3.2.5　部署示例服务 41
3.3　Linkerd术语 45
3.4　Linkerd配置 46
3.4.1　配置构成 46
3.4.2　admin 48
3.4.3　namer 48
3.4.4　router 50
3.4.5　telemetry 55
3.4.6　usage 55
3.5　总结 55
第4章　深入Linkerd数据访问流 56
4.1　dtab详解 56
4.1.1　dtab定义 56
4.1.2　dtab路由原理 57
4.1.3　示例演示 60
4.2　数据访问流详解 62
4.2.1　鉴别 62
4.2.2　绑定 63
4.2.3　解析 64
4.2.4　转换 64
4.2.5　负载均衡 65
4.3　总结 67
第5章　Linkerd部署模式 68
5.1　Linkerd部署模式 68
5.1.1　Per-host模式 68
5.1.2　Sidecar模式 69
5.1.3　Per-host模式和Sidecar模式 69
5.2　配置模型 70
5.2.1　service-to-linker模型 70
5.2.2　linker-to-service模型 73
5.2.3　linker-to-linker模型 76
5.3　总结 78
第6章　Linkerd控制层：Namerd 79
6.1　Namerd简介 79
6.2　Namerd和Linkerd 80
6.3　Namerd配置详解 82
6.3.1　admin配置 82
6.3.2　interface配置 83
6.3.3　storage配置 84
6.3.4　namer配置 85
6.4　连接Linkerd和Namerd 85
6.4.1　准备Namerd配置文件 85
6.4.2　启动Namerd 86
6.4.3　准备Linkerd配置文件 88
6.4.4　启动Linkerd 89
6.4.5　示例演示 90
6.5　管理dtab路由 90
6.5.1　Namerd API简介 90
6.5.2　通过Namerd API管理dtab 91
6.5.3　通过namerctl CLI管理dtab 92
6.6　总结 93
第三部分　实战篇
第7章　Kubernetes基础 96
7.1　Kubernetes是什么 96
7.2　为什么需要Kubernetes 97
7.3　Kubernetes架构 99
7.4　使用Kubeadm部署Kubernetes集群 100
7.4.1　部署环境准备 100
7.4.2　部署Kubernetes集群 101
7.5　Kubernetes基本概念及资源生命周期管理 108
7.5.1　Container Runtime 108
7.5.2　Container 108
7.5.3　Pod 109
7.5.4　Label 112
7.5.5　RelicaSet 114
7.5.6　Deployment 116
7.5.7　Service 119
7.5.8　DaemonSet 121
7.5.9　ConfigMap和Secret 124
7.6　总结 128
第8章　基于Linkerd和Kubernetes的微服务实践 129
8.1　部署服务于Kubernetes平台 130
8.1.1　定义示例服务声明文件 130
8.1.2　架构预览 132
8.1.3　部署示例服务 133
8.1.4　验证 134
8.2　Linkerd作为Kubernetes平台的Service Mesh工具 135
8.2.1　架构预览 136
8.2.2　Kubernetes平台上如何配置Linkerd 137
8.2.3　运行Linkerd 141
8.2.4　部署示例服务 142
8.2.5　验证 144
8.3　服务间端到端的TLS加密 145
8.3.1　SSL/TLS简介 146
8.3.2　Linkerd透明TLS 147
8.3.3　架构预览 150
8.3.4　生成证书 151
8.3.5　配置Linkerd 151
8.3.6　运行Linkerd及示例服务 152
8.3.7　验证 153
8.4　Linkerd作为Kubernetes的Ingress Controller 155
8.4.1　架构预览 156
8.4.2　Ingress Identifer简介 157
8.4.3　配置Lnkerd 158
8.4.4　运行Linkerd及示例服务 160
8.4.5　验证 160
8.5　Linkerd作为边界流量入口 164
8.5.1　架构预览 164
8.5.2　Ingress Controller局限性 165
8.5.3　部署内部Linkerd和示例服务 165
8.5.4　部署边界Linkerd 166
8.5.5　HAproxy作为边界Linkerd负载均衡器 167
8.6　Linkerd作为边界出口 171
8.6.1　架构预览 172
8.6.2　部署EgressLinkerd 173
8.6.3　部署示例服务 177
8.6.4　部署内部Linkerd 177
8.7　基于Linkerd实现运行时路由 182
8.7.1　运行时单个请求路由 182
8.7.2　基于Namerd实现全局动态路由 185
8.8　总结 198
第9章　开发Linkerd插件 199
9.1　Linkerd模块开发框架 199
9.2　如何开发自定义插件 202
9.2.1　需求定义 202
9.2.2　环境准备 203
9.2.3　代码开发 203
9.2.4　编译 207
9.2.5　安装 209
9.2.6　验证 210
9.3　总结 213




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