前言
早期的互联网产品用户量少、并发量低、数据量小，系统服务只需要部署单个服务器即可满足吞吐量需求。随着用户规模和业务量的不断上涨，单个应用服务器会到达性能瓶颈，分布式系统帮助企业用多台廉价机器完成了复杂计算或存储任务。
近年来，随着微服务技术、容器集群管理技术和工具的不断发展，各大互联网公司纷纷效仿“大中台战略”，建设适应自家组织架构的“云平台”，以应对市场变化，灵活、快速地做出策略调整。架构演进的主要推动因素就是互联网产品面临的庞大用户量问题。总体来说，云原生是分布式架构的扩展。
本书系统介绍云原生技术，从安装入门到应用部署，展示云原生应用全景，采用大量的源码及图表进行分析，让读者知其然并知其所以然，达到深度学习和理解技术组件的目标。本书“零基础”起步，深入浅出，抽丝剥茧，清晰透彻地阐述复杂的知识，帮助读者建立云原生技术知识体系。
本书的技术选型主要源自Apache软件基金会和云原生计算基金会（Cloud Native Computing Foundation，CNCF）的核心项目，这两个基金会主持的技术社区比较成熟，技术的更新频率高且应用广泛。
本书首先介绍分布式架构设计，阐述分布式中心化协同框架、微服务通信框架的原理与应用。然后在分布式架构的基础上，结合企业大中台战略，进一步分析云平台常用的核心技术模块，包括容器编排、运维监控告警、服务治理等，从而清晰、完整地展现云平台技术架构。
本书共分为3个部分，包含8章，下面详细介绍本书的组成结构。
第一部分（第1章）主要介绍计算机服务扩容的发展历程。早期的互联网信息系统通常为单节点架构，随着用户数量的增多，系统逐渐发展为分布式架构。
第二部分（第2章和第3章）主要介绍传统分布式架构的核心技术。在分布式领域，围绕中心化协同工作机制，产生了一批优秀的分布式开源框架，分布式中心化集群框架Apache ZooKeeper（简称ZooKeeper）是其中的典型代表。
第2章介绍ZooKeeper分布式协同技术的原理与应用。ZooKeeper实现了中心化的管理方式，提供了注册中心和配置中心，解决了分布式系统需要从一个中心地址获取配置的问题。当然仅有ZooKeeper是不够的，分布式架构还需要解决高并发通信问题。
第3章介绍Netty与Apache Dubbo（简称Dubbo）技术的原理与应用。Netty是一个基于Java NIO类库的异步通信框架，可以实现高并发通信，并维持大规模的TCP通信连接。它具有异步非阻塞、基于事件驱动、高性能、高可靠性和高可定制性等特点。Netty框架结合RPC框架Dubbo，可实现高可用的服务器调用、负载均衡和自定义路由策略功能。
第二部分介绍的分布式架构设计图如图1所示。
图1 分布式架构设计图
图1展示了分布式架构下服务消费者（简称消费者）调用服务提供者（简称提供者）的流程。
（1）提供者通过Dubbo发起服务注册请求。提供者业务线程在启动过程中通过通信框架Netty发起服务注册请求。
（2）消费者通过Dubbo获取提供者信息。Dubbo在启动时会从ZooKeeper拉取提供者信息并缓存在本地。这些提供者信息包括提供者实例IP地址、版本号、接口信息、序列化算法、参数校验规则、返回值类型等。
（3）消费者业务线程发起请求。消费者通过业务线程向Dubbo发起请求。这个请求可以是同步的，也可以是异步的。如果该请求是同步的，那么业务线程将会被阻塞挂起，由Dubbo统一管理请求。Dubbo遍历本地缓存的提供者列表，协调负载均衡策略和容错策略，筛选出符合条件的提供者实例，最终通过通信框架Netty发出该请求。
（4）Netty处理通信请求。通信框架Netty负责发送和接收实际请求，消费者和提供者是直接建立连接的，整个请求报文不会再通过注册中心代理发送。
（5）Dubbo调用提供者方法。Dubbo在接收到Netty的请求报文时，先序列化和组装参数，然后调用提供者业务线程的具体方法。之后Dubbo拿到提供者方法的调用结果时，会再次序列化返回值，最后传递给通信框架Netty，由Netty负责回传给消费者。
第三部分（第4章至第8章）的重点是构建PaaS层。这一部分首先会分析平台底座，主要阐述如何将IaaS层提供的相对分散的虚拟机组成一个集群环境，涉及的主要技术包括Docker容器和Kubernetes编排引擎。
第4章介绍Docker容器技术的原理与应用。Docker是目前最流行的Linux容器解决方案之一，它是基于Go语言开发的开源应用容器技术，集成了开发、打包、发布应用等功能，是PaaS中台的基石。
第5章介绍Kubernetes编排引擎的原理与应用。Kubernetes是开源的容器编排（orchestration）系统，简称K8s，是用于自动部署、扩展和管理容器化应用程序的开源系统。它将应用程序的容器组合成逻辑单元，以便于管理和服务发现。
大中台战略背景下涌现了很多优秀的PaaS中台架构设计，本书给出的是一种通用的PaaS中台架构设计，它融合了运维层的集群日志管理和指标监控告警功能，被统称为云平台架构设计。云平台架构设计图如图2所示。
图2 云平台架构设计图
在图2中，云平台架构设计围绕着PaaS层展开，PaaS层需要依赖IaaS层提供的各种支持，包括云主机、云存储、云网络、云安全。IaaS层最终把不同规格的硬件组装或拆分，提供统一规格的虚拟机给PaaS层使用。PaaS层为SaaS层提供服务。
PaaS层、SaaS层和IaaS层都会用到运维层，运维层提供日志管理、指标监控与告警等功能。这些功能也是PaaS层的基本能力。本书参考Kubernetes开源社区，挑选了两个经典的框架来阐述运维层的实现方式。
第6章介绍Prometheus框架指标监控与告警的原理与应用，该框架支持通过拉取被监控目标上的HTTP端点来收集指标，还支持自定义告警功能和可视化查询界面。
第7章介绍Kubernetes集群日志管理的功能，重点分析Elastic Stack框架，该框架依赖分布式搜索引擎，实现了日志采集和可视化查询界面。
如果说PaaS层的基本功能是为微服务提供运行环境，那么服务治理能力则是它的加分项。第8章对微服务治理框架Istio在云平台的应用场景进行展望。Istio是由谷歌、IBM与Lyft共同开发的开源项目。Istio是服务网格，能够为微服务提供流量管理机制，同时提供其他增值功能，包括安全性、监控、路由、连接管理与策略等。
读者可以依据本书介绍的技术，快速搭建分布式架构环境或云平台架构环境，为企业微服务的稳定运行保驾护航。
本书适合对Docker有一定了解并希望探索和深入研究云技术的工程师阅读。本书注重剖析技术原理，采用大量的源码及图表进行分析，让读者知其然并知其所以然，达到深度学习和理解技术组件的目标。
本书适合容器云初学者阅读。本书简明、清晰地讲解云平台核心组件技术的基本知识，同时在讲解过程中穿插实战演练，使读者对云平台技术有较为全面的理解，是一本快速入门容器云的图书。
本书也适合计算机等相关专业学生阅读，可帮助高校学生提升云原生技能。当前互联网企业大多处于应用服务规模化发展阶段，企业在招聘时普遍会考察应聘者开发分布式或云平台微服务的能力，因此应聘者需要对云平台有初步的认识和基本的实践能力。