分布式系统原理与工程实践

书籍简介

《分布式系统原理与工程实践》通过理论篇、实践篇、工程篇、总结篇四个篇章，介绍了分布式系统的知识体系。理论篇介绍了一致性、共识、分布式约束等知识；实践篇介绍了分布式锁、分布式事务、服务发现与调用、服务保护与网关、幂等接口等知识；工程篇介绍了消息系统中间件RabbitMQ和分布式协调中间件ZooKeeper等知识；总结篇则帮助大家理清分布式系统的知识脉络。

本书适合想要学习分布式系统理论、实践、工程知识的学生、软件开发者。

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书籍目录

【理论篇】

• 第1章 分布式概述
  • 1.1 概述
  • 1.2 应用的演进历程
    • 1.2.1 单体应用
    • 1.2.2 集群应用
      • 无状态的节点集群
      • 单一服务的节点集群
      • 共享信息池的节点集群
      • 信息一致的节点集群
    • 1.2.3 狭义分布式应用
    • 1.2.4 微服务应用
  • 1.3 分布式应用概述
    • 1.3.1 分布式应用的定义
    • 1.3.2 分布式一致性问题
    • 1.3.2 分布式应用中的节点
  • 1.4 分布式应用的优势
    • 1.4.1 降低了应用成本
    • 1.4.2 增强应用可用性
    • 1.4.3 提升应用性能
    • 1.4.4 降低了开发与维护难度
  • 1.5 分布式应用带来的问题
    • 1.5.1 一致性问题
    • 1.5.2 节点发现问题
    • 1.5.3 节点调用问题
    • 1.5.4 节点协作问题
• 第2章 一致性
  • 2.1 一致性的概念
    • 2.1.1 ACID一致性
    • 2.1.2 CAP 一致性
    • 2.1.3 两种一致性的关系
  • 2.2 一致性的强弱
    • 2.2.1 严格一致性（Strict Consistency）
    • 2.2.2 顺序一致性（Sequential Consistency）
    • 2.2.3 线性一致性（Linearizability）
    • 2.2.4 最终一致性（Eventually Consistency）
    • 2.2.5 总结
  • 2.3 一致性算法
  • 2.4 两阶段提交
    • 2.4.1 具体实现
    • 2.4.2 强一致性证明
    • 2.4.3 优劣
  • 2.5 三阶段提交
    • 2.5.1 具体实现
    • 2.5.2 优劣
• 第3章 共识
  • 3.1 共识与一致性
    • 3.1.1 共识的概念
    • 3.1.2 再论“一致性”
  • 3.2 拜占庭将军问题
  • 3.3 算法的容错性
    • 3.3.1 非拜占庭容错类算法
    • 3.3.2 拜占庭容错类算法
  • 3.4 共识算法
  • 3.5 Paxos算法
    • 3.5.1 Paxos算法的提出与证明
      • 问题描述
      • 提议批准
      • 提议学习
    • 3.5.2 Paxos算法的内容
    • 3.5.3 Paxos算法的总结分析
    • 3.5.4 Paxos算法的理解示例
  • 3.6 Multi-Paxos算法
  • 3.7 Fast-Paxos算法
  • 3.8 Raft算法
    • 3.8.1 Leader选举阶段
    • 3.8.2 变更处理阶段
    • 3.8.3 Raft算法的保证
      • 脑裂的避免
      • 已提交请求的保证
    • 3.8.4 Raft算法总结
• 第4章 分布式约束
  • 4.1 概述
  • 4.2 CAP理论
    • 4.2.1 CAP理论的内容
    • 4.2.2 CAP理论的理解
  • 4.3 从CAP到BASE
  • 4.4 BASE理论
    • 4.4.1 BASE理论的含义
      • 基本可用
      • 软状态
      • 最终一致性
    • 4.4.2 BASE理论的应用

【实践篇】

• 第5章 分布式锁
  • 5.1 分布式锁的产生
  • 5.2 分布式锁的特性
    • 5.2.1 全局性
    • 5.2.2 唯一性
    • 5.2.3 遵从性
  • 5.3 分布式锁的设计要点
  • 5.4 分布式锁的实现
    • 5.4.1 逻辑分布式锁
    • 5.4.2 唯一性索引分布式锁
    • 5.4.3 唯一性校验分布式锁
    • 5.4.4 一致性分布式锁
  • 5.5 分布式锁的应用
• 第6章 分布式事务
  • 6.1 概述
  • 6.2 本地事务与分布式事务
  • 6.3 分布式事务的类别
    • 6.3.1 应用内多数据库事务
    • 6.3.2 单体应用间事务
    • 6.3.3 分布式系统内事务
    • 6.3.4 分布式系统间事务
  • 6.4 分布式事务的类别总结
  • 6.5 应用内多数据库事务方案
  • 6.6 单体应用间事务方案
    • 6.6.1 化为本地事务
    • 6.6.2 化为应用内多数据库事务
    • 6.6.3 TCC
      • Try阶段
      • Confirm阶段
      • Cancel阶段
      • TCC操作总结
    • 6.6.4 本地异步消息机制
    • 6.6.5 异步消息中心机制
  • 6.7 近似事务
• 第7章 服务发现与调用
  • 7.1 分布式带来的问题
  • 7.2 服务发现
    • 7.2.1 服务发现模型中的角色
    • 7.2.2 反向代理模型
    • 7.2.3 注册中心模型
    • 7.2.4 服务网格模型
    • 7.2.5 三种模型的比较
  • 7.3 服务调用
    • 7.3.1 背景介绍
    • 7.3.2 基于接口的调用
    • 7.3.3 远程过程调用
      • 服务调用方
      • 通信
      • 服务提供方
      • RPC总结
  • 7.4 总结
• 第8章 服务保护与网关
  • 8.1 服务保护
    • 8.1.1 服务保护的理论依据
    • 8.1.2 隔离
    • 8.1.3 限流
      • 时间窗限流法
      • 漏桶限流法
      • 令牌限流法
    • 8.1.4 降级
    • 8.1.5 熔断
    • 8.1.6 恢复
  • 8.2 服务网关
    • 8.2.1 产生背景
    • 8.2.2 网关的功能
    • 8.2.3 网关结构
• 第9章 幂等接口
  • 9.1 概述
    • 9.1.1 幂等接口概述
    • 9.1.2 章节结构
  • 9.2 代数系统
    • 9.2.1 代数系统的定义
    • 9.2.2 特殊元素
      • 幺元
      • 零元
    • 9.2.3 幂等
  • 9.3 函数
    • 9.3.1 函数的定义
    • 9.3.2 复合函数
  • 9.4 复合函数的幂等化
    • 9.4.1 函数的幺元化
    • 9.4.2 函数的零元化
      • 左零元
      • 右零元
      • 零元
    • 9.4.3 运算的幂等化
    • 9.4.4 复合函数幂等化总结
  • 9.5 接口的幺元化
  • 9.6 接口的零元化
  • 9.7 调用的幂等化
    • 9.7.1 判断插入数据
    • 9.7.2 判断删除数据
    • 9.7.3 判断数据版本
    • 9.7.4 拦截重试调用
  • 9.8 总结

【工程篇】

• 第10章 分布式中间件概述
• 第11章 RabbitMQ详解
  • 11.1 消息系统概述
    • 11.1.1 消息系统模型
    • 11.1.2 消息系统的应用
  • 11.2 RabbitMQ概述
  • 11.3 RabbitMQ组件
    • 11.3.1 Exchange
    • 11.3.2 Queue
    • 11.3.3 Message
  • 11.4 RabbitMQ中的连接
    • 11.4.1 生产者与Exchange
    • 11.4.2 Exchange与Queue
    • 11.4.3 Queue与消费者
  • 11.5 RabbitMQ的附加功能
    • 11.5.1 投递确认功能
    • 11.5.2 持久化功能
    • 11.5.3 消费确认功能
    • 11.5.4 逐条派发功能
    • 11.5.5 RPC功能
  • 11.6 RabbitMQ的使用
    • 11.6.1 点对点模型
    • 11.6.2 发布订阅模型
• 第12章 ZooKeeper详解
  • 12.1 单机安装与启动
    • 12.1.1 运行配置
    • 12.1.2 启动
    • 12.1.3 计时方式
  • 12.2 数据模型
    • 12.2.1 数据模型概述
    • 12.2.2 znode的数据与状态
    • 12.2.3 znode的可选特性
      • 持久特性
      • 短暂特性
      • 序列特性
      • 容器特性
      • TTL特性
      • znode特性总结
    • 12.2.4 znode的限额
    • 12.2.5 znode权限设置
      • 权限表示规则
      • 用户识别规则
        • world方案
        • ip方案
        • auth方案
        • digest方案
  • 12.3 交互式命令行客户端
    • 12.3.1 设置类命令
    • 12.3.2 znode操作类命令
    • 12.3.3 交互式命令行客户端使用示例
  • 12.4 监听器
    • 12.4.1 监听器特性
      • 一次性
      • 顺序性
      • 分类别
      • 轻量级
      • 恢复性
      • 单线程
    • 12.4.2 事件通知
    • 12.4.3 交互式命令行客户端中的监听器
    • 12.4.4 其他客户端中的监听器
  • 12.5 连接与会话
    • 12.5.1 连接建立
      • 连接字符串
      • 会话超时时间
    • 12.5.2 服务器切换
    • 12.5.3 会话状态
    • 12.5.4 连接监听器
  • 12.6 集群安装
    • 12.6.1 集群配置与启动
    • 12.6.2 一致性实现
      • 角色划分与状态
      • 广播阶段
      • 选主阶段
      • 恢复阶段
  • 12.7 使用示例
    • 12.7.1 依赖引入
    • 12.7.2 创建监听器
    • 12.7.3 主流程编写与使用
  • 12.8 应用场景
    • 12.8.1 节点命名
    • 12.8.2 服务发现
    • 12.8.3 应用配置
    • 12.8.4 分布式锁

【总结篇】

• 第13章 再论分布式系统
  • 13.1 分布式与一致性
  • 13.2 书籍脉络
  • 13.3 理论篇
  • 13.4 实践篇
  • 13.5 工程篇
  • 13.6 总结与展望
    • 13.6.1 总结
    • 13.6.2 展望

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