譯者序

當(dāng)我們討論云原生時(shí)，究竟在討論什么？這些年來(lái)我一直在思索這個(gè)問(wèn)題，大家的觀(guān)點(diǎn)可能不盡相同。三年前從我翻譯了第一本云原生領(lǐng)域的圖書(shū)開(kāi)始，陸續(xù)參與翻譯和創(chuàng)作了一系列云原生作品，同時(shí)通過(guò)對(duì)云原生領(lǐng)域的開(kāi)源項(xiàng)目、社區(qū)、基金會(huì)、應(yīng)用云化過(guò)程的參與和觀(guān)察，我得出了下面的結(jié)論 ：云原生是一種行為方式和設(shè)計(jì)理念，究其本質(zhì)，凡是能夠提高云上資源利用率和應(yīng)用交付效率的行為或方式都是云原生的。云計(jì)算的發(fā)展史就是一部云原生化的歷史。云原生是云計(jì)算適應(yīng)社會(huì)分工的必然結(jié)果，將系統(tǒng)資源、底層基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用編排交由云平臺(tái)管理，讓

開(kāi)發(fā)者專(zhuān)注于業(yè)務(wù)邏輯，這不正是云計(jì)算長(zhǎng)久以來(lái)孜孜以求的嗎？云原生應(yīng)用追求的是快速構(gòu)建高容錯(cuò)性、彈性的分布式應(yīng)用，追求極致的研發(fā)效率和友好的上線(xiàn)與運(yùn)維體驗(yàn)，隨之云原生的理念應(yīng)運(yùn)而生，它們天生適合部署在云上，可以最大限度地利用云計(jì)算帶來(lái)的紅利。

在此之前我曾翻譯過(guò)幾本云原生主題的圖書(shū)，其中 Cloud Native Go 的作者 Kevin Hoffman，《云原生 Java》的作者 Josh Long，他們都來(lái)自 Pivotal 或曾在Pivotal 工作多年，當(dāng)看到此書(shū)時(shí)，我驚奇地發(fā)現(xiàn)，作者 Cornelia Davis 同樣來(lái)自這家公司，Pivotal 真可謂是云原生的“黃埔軍校”。此書(shū)的內(nèi)容跟以往的云原生圖書(shū)有所不同，對(duì)于模式的梳理標(biāo)新立異，因此我立即聯(lián)系了電子工業(yè)出版社的張春雨編輯。經(jīng)他了解到張若飛正在翻譯此書(shū)，此前我與他合作翻譯了《云原生 Java》，本書(shū)算是我跟他的第二次合作，他翻譯圖書(shū)的精準(zhǔn)和高效著實(shí)讓我佩服，我們各自

翻譯了本書(shū)一半的內(nèi)容。

人人都在討論云原生，但是究竟如何實(shí)現(xiàn)卻莫衷一是。本書(shū)主要關(guān)注的是云原生應(yīng)用的數(shù)據(jù)、服務(wù)與交互，即應(yīng)用層面的設(shè)計(jì)模式，這些模式穿插于本書(shū)第 2 部分的各個(gè)章節(jié)中，基本覆蓋了云原生應(yīng)用的各個(gè)方面，并將理論與實(shí)踐結(jié)合，帶領(lǐng)讀者使用 Java 實(shí)現(xiàn)了一個(gè)云原生應(yīng)用。

同時(shí)還要感謝 ServiceMesher 社區(qū)、云原生社區(qū)的成員及志愿者們對(duì)于云原生在中國(guó)的發(fā)展做出的貢獻(xiàn)，你們的鼓勵(lì)和支持是我在云原生領(lǐng)域不斷努力和探索的動(dòng)力。本書(shū)的翻譯難免有一些紕漏，還望讀者指正。

宋凈超 2020 年 7 月 4 日于北京

序

六年來(lái)，我有幸與 Nicole Forsgren 和 Jez Humble 合作編寫(xiě)了《DevOps 現(xiàn)狀報(bào)告》（State of DevOps Report），該報(bào)告收集了來(lái)自三萬(wàn)多名受訪(fǎng)者的數(shù)據(jù)。這份報(bào)告給我的最大啟示之一就是軟件架構(gòu)的重要性 ：高效能團(tuán)隊(duì)的架構(gòu)能夠使開(kāi)發(fā)人員快速、獨(dú)立、安全、可靠地開(kāi)發(fā)、測(cè)試和部署軟件，從而為客戶(hù)不斷創(chuàng)造價(jià)值。

幾十年前，我們可以開(kāi)玩笑地說(shuō)，軟件架構(gòu)師只擅長(zhǎng)使用 Visio、繪制 UML 圖表以及制作沒(méi)人看的 PowerPoint 幻燈片，但今非昔比，大量企業(yè)在市場(chǎng)上的成敗取決于它們所開(kāi)發(fā)的軟件。應(yīng)該說(shuō)，沒(méi)有什么比它們每天必須使用的架構(gòu)更能影響開(kāi)發(fā)人員的日常工作了。

本書(shū)填補(bǔ)了理論與實(shí)踐之間的一段空白。事實(shí)上，我認(rèn)為只有少數(shù)人可以將它寫(xiě)出來(lái)。Cornelia Davis 是極其合適的人選，她曾在攻讀博士學(xué)位時(shí)學(xué)習(xí)了編程語(yǔ)言，對(duì)函數(shù)式編程和不可變性產(chǎn)生了濃厚的興趣，擁有數(shù)十年大型軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，并且?guī)椭�大型軟件企業(yè)獲得過(guò)巨大的成功。

在過(guò)去的五年中，我多次聯(lián)系她尋求幫助和建議，我們經(jīng)常討論有關(guān)諸如CQRS 和事件源模式、LISP 和 Clojure 語(yǔ)言（我最喜歡的編程語(yǔ)言）、命令式編程和狀態(tài)的危險(xiǎn)性，甚至像遞歸這樣簡(jiǎn)單的事情。

本書(shū)的亮點(diǎn)在于 Cornelia 不僅僅從模式入手。她從模式的基本理論開(kāi)始，然后通過(guò)論證（有時(shí)通過(guò)邏輯或者流程圖）來(lái)證明它們的有效性。除了理論本身，她還通過(guò) Java Spring 框架一個(gè)一個(gè)地實(shí)現(xiàn)了這些模式，以便讓你更好地理解這些知識(shí)。

我發(fā)現(xiàn)，這本書(shū)兼具娛樂(lè)性和教育性，并且使我對(duì)大量以前只是略知皮毛的知識(shí)有了更深入的了解。我現(xiàn)在致力于通過(guò) Clojure 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)她的示例，以證明我可以將這些知識(shí)付諸實(shí)踐。

本書(shū)可能會(huì)讓你聯(lián)系起一些令人感到興奮甚至驚訝的概念。對(duì)我而言，其中一個(gè)概念就是無(wú)論是面向切面的編程（AOP）、Kubernetes 的挎斗（sidecar）模式，還是 Spring Retry 注入，都是為了統(tǒng)一處理橫切關(guān)注點(diǎn)（cross-cutting concerns）。

希望你能像我一樣喜歡這本書(shū)！

— Gene Kim，研究員以及 The Phoenix Project、The Devops Handbook 和 Accelerate 的聯(lián)合作者

前言

我的職業(yè)生涯始于圖像處理。我曾在休斯飛機(jī)公司（Hughes Aircraft）的導(dǎo)彈系統(tǒng)部工作，研究紅外圖像處理，處理邊緣檢測(cè)和幀與幀之間的關(guān)聯(lián)。（這些功能在如今的手機(jī)應(yīng)用上無(wú)處不見(jiàn)，這都要?dú)w功于 20 世紀(jì) 80 年代的研究�。�

我們?cè)趫D像處理中常用的計(jì)算之一是標(biāo)準(zhǔn)差。我從來(lái)不羞怯于提出問(wèn)題，而我早年經(jīng)常問(wèn)的一個(gè)問(wèn)題就是關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)差的。我的一個(gè)同事總是會(huì)寫(xiě)下標(biāo)準(zhǔn)差的公式。真見(jiàn)鬼，三個(gè)月過(guò)去了，這個(gè)公式我大概已經(jīng)寫(xiě)了六遍。

我真正想問(wèn)的是 ：“在這種情況下，標(biāo)準(zhǔn)差究竟意味著什么？”實(shí)際上，標(biāo)準(zhǔn)差是用來(lái)定義什么是“正常的”，這樣我們可以尋找離群值。如果我正在計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差，然后發(fā)現(xiàn)了超出正常值范圍的情況，那么是否表示我的傳感器可能出現(xiàn)了故障，并且我需要舍棄這一幀圖像，還是表示它暴露了潛在敵人的行動(dòng)？

所有這些與云原生有什么關(guān)系？沒(méi)有。但這一切與模式有關(guān)。正如你所見(jiàn)，我雖然知道這個(gè)模式（標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算），但是由于當(dāng)時(shí)缺乏經(jīng)驗(yàn)，所以不知道何時(shí)以及為什么要使用它。

在本書(shū)中，我將向你介紹云原生應(yīng)用程序的多種架構(gòu)模式，是的，我將向你展示許多的“公式”，但是為了說(shuō)明何時(shí)及為何使用這些模式，我會(huì)在介紹上下文環(huán)境上花費(fèi)更多的時(shí)間。實(shí)際上，模式通常并不那么困難（例如，第 9 章介紹的請(qǐng)求重試模式很容易實(shí)現(xiàn)），困難的是決定何時(shí)應(yīng)用某個(gè)模式，以及如何正確地應(yīng)用該模式。

在應(yīng)用這些模式時(shí)，你需要了解很多的上下文環(huán)境，并且坦率地說(shuō)，這些環(huán)境有可能很復(fù)雜。

那么上下文環(huán)境是什么呢？從根本上來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)分布式系統(tǒng)。當(dāng)我三十多年前開(kāi)始工作時(shí)，并不認(rèn)識(shí)很多從事分布式系統(tǒng)工作的人，在大學(xué)也沒(méi)有學(xué)過(guò)分布式系統(tǒng)的課程。沒(méi)錯(cuò)，雖然人們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域中工作，但說(shuō)實(shí)話(huà)，這是一個(gè)非常小的領(lǐng)域。

如今，絕大多數(shù)軟件都是分布式系統(tǒng)。軟件的某些部分在瀏覽器中運(yùn)行，而另一些部分在服務(wù)器上運(yùn)行，或者我敢說(shuō)，在一大堆服務(wù)器上運(yùn)行。這些服務(wù)器可能在你公司的數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，也可能在俄勒岡州普萊恩維爾的一個(gè)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，或者同時(shí)在兩地運(yùn)行。所有這些都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（可能是互聯(lián)網(wǎng)）進(jìn)行通信的，而且軟件的數(shù)據(jù)也很可能是分布式的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，云原生軟件是一個(gè)分布式的系統(tǒng)。此外，事情在不斷變化 — 服務(wù)器正在不斷下架，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常中斷（即便是非常短暫的中斷），存儲(chǔ)設(shè)備可能會(huì)在沒(méi)有任何警告的情況下崩潰 — 即使是這樣，我們依然希望軟件能夠繼續(xù)正常運(yùn)行。這是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境。

但是這完全是可控制的！本書(shū)的目的就是幫助你理解這種上下文環(huán)境，并為你提供一些工具，讓你成為一名精通云原生的架構(gòu)師和開(kāi)發(fā)人員。

我從來(lái)沒(méi)有像現(xiàn)在這樣感受到如此劇烈的腦力激蕩。這在很大程度上是因?yàn)榧夹g(shù)領(lǐng)域正在發(fā)生重大變化，而云原生就是這個(gè)變化的核心。我絕對(duì)熱愛(ài)我所從事的工作，我希望每個(gè)人，尤其是你，也能像我一樣喜歡編寫(xiě)軟件。這就是我編寫(xiě)這本書(shū)的原因 ：我想與你分享整個(gè)行業(yè)正在面臨的那些瘋狂而又酷炫的問(wèn)題，幫助你踏上解決這些問(wèn)題的旅程。我很榮幸有機(jī)會(huì)與你一起踏上云原生之旅，哪怕是在其中扮演一個(gè)小小的配角。

我的云原生之旅始于 2012 年，當(dāng)時(shí)我的老板 Tom Maguire 讓我開(kāi)始研究 PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）。作為 EMC CTO 辦公室架構(gòu)組的一員，關(guān)注新興技術(shù)對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不新鮮 — 但是，這一次終于成功了！我將永遠(yuǎn)感激 Tom 給了我探索的動(dòng)力和空間。

到 2013 年年初，我已經(jīng)學(xué)到了足夠多的東西，預(yù)見(jiàn)到未來(lái)我會(huì)在這個(gè)領(lǐng)域工作，而隨著 Pivotal Software 公司的創(chuàng)立，我有了一個(gè)工作的地方。首先，我要感謝 Elisabeth Hendrickson，感謝她在我還在 EMC 的時(shí)候就邀請(qǐng)我參加 Cloud Foundry會(huì)議，感謝她把我介紹給 James Watters。我經(jīng)常說(shuō)，我做過(guò)的最好的職業(yè)選擇是為James 工作。我感謝他給了我很多機(jī)會(huì)，感謝他的信任讓我全身心投入工作，感謝與他大量的深度對(duì)話(huà)讓彼此共同理解了什么是云原生，以及感謝我們之間六年的深厚友誼。

我很感恩自從 Pivotal 公司成立我就加入了公司，和這么多聰明、敬業(yè)、善良的同事一起學(xué)習(xí)。我要感謝 Elisabeth Hendrickson、Joshua McKenty、Andrew Clay-Shafer、Scott Yara、Ferran Rodenas、Matt Stine、Ragvender Arni，以及其他許多人（如果我漏掉了任何人，請(qǐng)?jiān)�諒）幫助我學(xué)習(xí)，并與我一起度過(guò)我人生中最美好的六年！

我還要特別感謝 Pivotal 公司，特別是 Ian Andrews 和 Kelly Hall，感謝他們贊助了《云原生基礎(chǔ)》（Cloud-Native Foundations）迷你書(shū)。

我從許多同行那里學(xué)到了很多知識(shí)，無(wú)法一一列舉，但是感謝每一個(gè)人。我特別想感謝 Gene Kim。我還記得我們見(jiàn)面的那天晚上（再次感謝 Elisabeth Hendrickson，感謝她促成了我們那次會(huì)面），我立刻意識(shí)到，我們將合作很長(zhǎng)一段時(shí)間。我感謝Gene 給了我在 DevOps 企業(yè)峰會(huì)（DevOps Enterprise Summit）上與他共事的機(jī)會(huì)，通過(guò)那次峰會(huì)，我認(rèn)識(shí)了許多在不同公司工作的創(chuàng)新