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在数字化转型加速的当下，本书是 IT 从业者的宝典。它系统阐述解决方案架构知识，不仅有传统架构设计原则与模式，还深入探讨云迁移、大数据、机器学习等前沿领域。通过丰富案例和实用技巧，助力读者提升架构设计能力，从容应对工作挑战，非常值得一读。
內容簡介：
成为解决方案架构师，必须熟练掌握各类技术栈，洞悉业务流程，本书将带你了解成为一名成功的解决方案架构师所需要了解的基本概念、设计原则和模式、架构考量以及相关的新技术。 本书是一部深度解读并实践解决方案架构师这一角色的综合性指南。书中不仅详细介绍了设计支柱、高级设计模式、反模式以及现代软件设计的云原生方面的知识，还阐述了解决方案架构师在不同层次的任务和责任——从技术架构设计的基本原则到实际项目中的难点突破，再到面对新兴技术挑战时的应对手段，都有着详尽而实用的解说。同时，作者并未忽视那些在架构设计之外同样至关重要的软技能，如沟通协调、团队领导力、创新能力，以及对于行业趋势的敏锐度等，这些都是决定一位解决方案架构师能否在实践中游刃有余、脱颖而出的关键品质。 相较于第1版，第2版与时俱进地更新了大量前沿内容，特别是针对当前热门的IT趋势，如大数据架构、人工智能架构、物联网架构等方面，进行了深度探讨和案例解析。值得一提的是，本书还前瞻性地介绍了量子计算这一尖端领域，让你有机会接触未来可能重塑IT行业的关键技术趋势，为你的职业发展铺设更加宽广的道路。
關於作者：
Saurabh Shrivastava是一位技术领袖、作家、发明家和公共演说家，在IT行业有超过16年的经验。他目前在Amazon Web Services（AWS）担任解决方案架构师领导，帮助全球咨询合作伙伴和企业客户实现云计算。Saurabh还领导着全球技术合作伙伴关系，并拥有云平台自动化领域的一项专利。Saurabh写过各种各样的博客和白皮书，涉及各种技术，比如大数据、物联网、机器学习和云计算。在加入AWS之前，Saurabh曾在《财富》50强企业、初创企业、全球产品和咨询机构担任企业解决方案架构师和软件架构师。Neelanjali Srivasta是一位技术领袖、敏捷教练和云从业者，在软件行业拥有超过14年的经验。她拥有旁遮普大学昌迪加尔分校生物信息学和信息技术的理学学士和理学硕士学位。她目前领导由软件工程师、解决方案架构师和系统分析师组成的团队，使IT系统现代化，并为大型企业开发创新的软件解决方案。
目錄
目 录本书赞誉译者序序一序二序三前言作者简介审校者简介第1章 解决方案架构的含义 11.1 什么是解决方案架构 11.2 解决方案架构的演进 41.3 解决方案架构为何如此重要 51.4 解决方案架构的好处 61.4.1 满足业务需求和交付质量要求 71.4.2 选择最佳技术平台 71.4.3 处理解决方案的约束和问题 81.4.4 协助资源和成本管理 81.4.5 管理解决方案交付和项目生命周期 81.4.6 解决非功能性需求 91.5 公有云中的解决方案架构 101.5.1 什么是公有云 101.5.2 公有云、私有云和混合云 101.5.3 公有云架构 111.5.4 思考云原生架构 121.5.5 公有云供应商和云服务产品 131.6 小结 14第2章 组织中的解决方案架构师 152.1 解决方案架构师的角色类型 162.1.1 通用型解决方案架构师角色 172.1.2 专业型解决方案架构师角色 192.2 解决方案架构师的职责 232.2.1 分析功能性需求 242.2.2 定义非功能性需求 242.2.3 了解并接触利益相关者 262.2.4 明确约束 272.2.5 技术选型 282.2.6 概念验证和原型开发 282.2.7 设计解决方案并持续交付 292.2.8 对解决方案进行扩展 302.2.9 担任技术布道者 312.3 敏捷组织中的解决方案架构师 312.3.1 为什么选择敏捷方法论 312.3.2 敏捷宣言 322.3.3 敏捷流程和术语 332.4 小结 36第3章 解决方案架构的属性 373.1 可伸缩性与弹性 373.1.1 容量伸缩困境 383.1.2 架构伸缩 393.1.3 静态内容伸缩 403.1.4 服务器集群弹性 403.1.5 数据库伸缩 413.2 高可用性和韧性 413.3 容错与冗余 433.4 灾难恢复与业务连续性 443.5 可扩展性与可重用性 453.6 易用性与可访问性 463.7 可移植性与互操作性 473.8 卓越运维与可维护性 483.9 安全性与合规性 493.9.1 身份认证与授权 503.9.2 Web安全 503.9.3 网络安全 503.9.4 基础设施安全 503.9.5 数据安全 513.10 成本优化与预算 513.11 小结 52第4章 解决方案架构的设计原则 534.1 可伸缩的工作负载 534.1.1 预测性伸缩 544.1.2 被动伸缩 564.2 构建有韧性的架构 574.3 性能设计 594.4 使用可替换资源 604.5 考虑松耦合 614.6 考虑服务而非服务器 634.7 根据合理的需求选择合适的存储 644.8 考虑数据驱动的设计 664.9 克服架构约束 674.10 采用MVP的方法 674.11 安全无处不在 684.12 尽可能自动化 694.13 小结 70第5章 云迁移和混合云架构设计 715.1 云原生架构的好处 725.2 流行的公有云选择 735.3 创建云迁移策略 745.3.1 直接搬迁上云 755.3.2 云原生方法 775.3.3 保留或淘汰策略 785.4 选择云迁移策略 795.5 云迁移的步骤 805.5.1 发现工作负载 815.5.2 分析信息 835.5.3 制定迁移计划 845.5.4 设计应用程序 865.5.5 执行应用程序迁移上云 895.5.6 集成、验证和切换 925.5.7 运维云应用程序 935.5.8 优化云上应用程序 955.6 创建混合云架构 965.7 采用多云方式 975.8 设计云原生架构 985.9 小结 995.10 进一步阅读 100第6章 解决方案架构设计模式 1016.1 构建N层架构 1016.1.1 Web层 1026.1.2 应用层 1036.1.3 数据库层 1036.2 创建基于SaaS的多租户架构 1046.3 构建无状态架构和有状态架构 1056.4 理解SOA 1076.4.1 基于SOAP的Web服务架构 1076.4.2 RESTful Web服务架构 1116.4.3 构建基于SOA的电子商务网站架构 1126.5 构建无服务器架构 1136.6 创建微服务架构 1156.7 构建基于队列的架构 1176.7.1 队列链表模式 1176.7.2 作业观察者模式 1196.8 创建事件驱动架构 1206.8.1 发布者/订阅者模型 1206.8.2 事件流模型 1216.9 构建基于缓存的架构 1226.9.1 三层Web架构中的缓存分发模式 1236.9.2 重命名分发模式 1246.9.3 缓存代理模式 1256.9.4 重写代理模式 1266.9.5 应用缓存模式 1276.10 理解断路器模式 1286.11 实现隔板模式 1296.12 构建浮动IP模式 1306.13 使用容器部署应用程序 1316.13.1 容器的好处 1326.13.2 容器部署 1336.14 构建基于容器的架构 1346.15 应用程序架构中的数据库处理 1356.16 避免解决方案架构中的反模式 1386.17 小结 139第7章 性能考量 1417.1 架构性能的设计原则 1417.1.1 减少延迟 1427.1.2 提高吞吐量 1437.1.3 处理并发 1447.1.4 使用缓存 1457.2 性能优化的技术选型 1457.2.1 计算能力选型 1467.2.2 选择存储 1517.2.3 选择数据库 1537.2.4 提高网络性能 1567.3 性能监控管理 1597.4 小结 160第8章 安全考量 1618.1 架构安全的设计原则 1618.1.1 实现认证和授权控制 1628.1.2 安全无处不在 1628.1.3 缩小爆炸半径 1638.1.4 时刻监控和审计一切 1638.1.5 自动化一切 1638.1.6 数据保护 1638.1.7 事件响应准备 1648.2 架构安全技术选型 1648.2.1 用户身份和访问管理 1648.2.2 处理Web安全问题 1728.2.3 保护应用程序及其基础设施 1778.2.4 数据安全 1818.3 安全认证和合规性认证 1868.4 云的共享安全责任模型 1878.5 小结 188第9章 架构可靠性考量 1909.1 架构可靠性的设计原则 1909.1.1 使系统自愈 1919.1.2 应用自动化 1919.1.3 创建分布式系统 1919.1.4 容量监控 1929.1.5 执行恢复验证 1929.2 架构可靠性的技术选型 1939.2.1 规划RTO和RPO 1939.2.2 数据复制 1949.2.3 规划灾难恢复 1969.2.4 灾难恢复的最佳实践 2039.3 利用云来提高可靠性 2049.4 小结 205第10章 卓越运维考量 20610.1 卓越运维的设计原则 20610.1.1 自动化运维 20710.1.2 进行增量和可逆的变更 20710.1.3 预测并响应故障 20810.1.4 从错误中学习并改进 20810.1.5 持续更新运维手册 20810.2 卓越运维的技术选型 20910.2.1 卓越运维的规划阶段 20910.2.2 卓越运维的执行阶段 21210.2.3 卓越运维的改进阶段 21910.3 在公有云中实现卓越运维 22210.4 小结 223第11章 成本考量 22411.1 成本优化的设计原则 22411.1.1 计算总拥有成本 22511.1.2 规划预算和预测 22611.1.3 管理需求和服务目录 22711.1.4 跟踪支出 22811.1.5 持续成本优化 22811.2 成本优化的技术选型 22911.2.1 降低架构复杂度 22911.2.2 提高IT效率 23111.2.3 实施标准化和架构治理 23211.2.4 成本监控和报告 23411.3 公有云上的成本优化 23811.4 小结 239第12章 DevOps和解决方案架构框架 24012.1 DevOps的介绍 24012.2 DevOps的好处 24112.3 DevOps的组成部分 24212.3.1 CI/CD 24212.3.2 持续监控和改进 24412.3.3 基础设施即代码 24512.3.4 配置管理 24712.4 什么是DevSecOps 24812.5 结合DevSecOps和CI/CD 24912.6 实施CD策略 25112.6.1 就地部署 25112.6.2 滚动部署 25112.6.3 蓝绿部署 25112.6.4 红黑部署 25212.6.5 不可变部署 25312.7 在CI/CD流水线中实施持续测试 25312.8 CI/CD的DevOps工具 25512.8.1 代码编辑器 25512.8.2 源代码管理 25512.8.3 CI服务器 25612.8.4 代码部署 25712.8.5 代码流水线 25912.9 实施DevOps的最佳实践 25912.10 在云中构建DevOps和DevSecOps 26112.11 小结 263第13章 解决方案架构的数据工程 26413.1 什么是大数据架构 26513.2 大数据处理流水线设计 26613.3 数据摄取 26813.3.1 数据摄取的技术选型 26913.3.2 数据摄取上云 26913.4 数据存储 27013.5 数据处理和分析 27713.6 数据可视化 28113.7 设计大数据架构 28213.7.1 数据湖架构 28313.7.2 湖屋架构 28713.7.3 数据网格架构 28813.7.4 流数据架构 29113.8 大数据架构的最佳实践 29213.9 小结 295第14章 机器学习架构 29614.1 什么是机器学习 29614.2 使用数据科学和机器学习 29814.2.1 评估机器学习模型——过拟合与欠拟合 30014.2.2 监督学习算法和无监督学习算法 30014.3 云上机器学习 30214.4 构建机器学习架构 30214.4.1 准备和标注 30314.4.2 选择和构建 30314.4.3 训练和调优 30414.4.4 部署和管理 30414.5 机器学习参考架构 30514.6 机器学习运维 30714.6.1 MLOps原则 30714.6.2 MLOps最佳实践 30814.7 深度学习 30914.8 小结 311第15章 物联网架构 31215.1 什么是物联网 31215.2 物联网架构组件 31415.2.1 管理物联网设备 31415.2.2 连接和控制物联网设备 31715.2.3 对物联网数据进行分析 31815.3 云上物联网 31915.4 构建工业物联网解决方案 32115.4.1 互联工厂物联网架构 32215.4.2 实现数字孪生 32415.5 小结 325第16章 量子计算 32716.1 量子计算机的组成部分 32716.1.1 量子位 32816.1.2 叠加 32816.1.3 纠缠 32916.2 量子计算机的工作机制 32916.2.1 量子门 33016.2.2 量子电路 33216.3 量子计算机的类型 33316.4 现实生活中的量子计算 33416.5 云中的量子计算 33516.6 小结 336第17章 重构遗留系统 33717.1 遗留系统面临的挑战 33817.1.1 难以满足用户需求 33917.1.2 维护和更新费用较高 33917.1.3 缺乏技能和文档 34017.1.4 存在安全风险 34017.1.5 无法兼容其他系统 34117.2 遗留系统现代化改造的好处 34117.3 遗留系统现代化改造策略 34317.3.1 遗留系统的评估 34317.3.2 现代化改造方法 34417.4 遗留系统现代化改造技术 34517.4.1 封装、重新托管和更换平台 34617.4.2 重构和重新架构 34617.4.3 重新设计和替换 34717.5 遗留系统的云迁移策略 34817.6 使用公有云进行大型机迁移 34917.6.1 迁移独立应用程序 35017.6.2 迁移具有共享代码的应用程序 35117.7 小结 353第18章 解决方案架构文档 35418.1 解决方案架构文档的目的 35418.2 解决方案架构文档的视图 35518.3 解决方案架构文档的结构 35718.3.1 解决方案概述 35818.3.2 业务上下文 35918.3.3 概念解决方案概述 36018.3.4 解决方案架构 36018.3.5 解决方案实施 36318.3.6 解决方案管理 36418.3.7 附录 36418.4 解决方案架构的IT采购文档 36418.5 小结 365第19章 学习软技能，成为更优秀的解决方案架构师 36619.1 掌握售前技能 36619.2 向C级高管汇报 36719.3 掌握自主权并承担责任 36919.4 用目标和关键结果来定义战略执行 36919.5 着眼于大局 37019.6 灵活性和适应性 37019.7 设计思维 37119.8 做一个动手写代码的程序员 37319.9 持续学习，不断进步 37319.10 成为他人的导师 37519.11 成为技术布道者和思想领袖 37519.12 小结 376
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前 言 Preface本书通过学习云环境下解决方案架构和下一代架构设计的不同方面，引导读者创建一个健壮、可伸缩、高可用且容错的解决方案。本书首先阐述对解决方案架构的理解，以及它如何适应敏捷企业环境。然后通过介绍关于现代软件的设计理念、高级设计模式、反模式和云原生方面的详细知识，带领读者完成解决方案架构设计的历程。读者将进一步深入了解解决方案设计的性能优化、安全性、合规性、可靠性、成本优化和卓越运维。之后，本书深入探讨安全性、基础设施、DevOps、灾难恢复和解决方案架构文档的自动化，并阐释数据工程、机器学习、物联网和量子计算方面的内容，以让读者更好地理解面向未来的架构设计。最后，本书还将提供软技能方面的知识，帮助你提升解决方案架构技能和持续学习技术。目标读者本书适用于 IT 行业的软件开发人员、系统工程师、DevOps 工程师、架构师和团队负责人，他们有志于成为解决方案架构师，并热衷于设计安全、可靠、高性能和高性价比的架构。本书内容第 1 章定义解决方案架构并解释其重要性。该章诠释了采用解决方案架构的各种好处，并探讨了在公有云上进行架构设计。第 2 章讲述不同类型的解决方案架构师角色，以及他们如何融入组织结构。该章详细探讨了解决方案架构师的各种职责，进一步说明解决方案架构师在敏捷组织中的作用及如何与敏捷流程相适应。第 3 章揭示解决方案架构的各种属性，如可伸缩性、弹性、灾难恢复、可访问性、可用性、安全性、成本优化与预算等。该章解释了这些架构属性的共存和使用原则，以创建一个高效的解决方案设计。第 4 章讲述创建可伸缩、弹性和高性能架构的设计原则。该章通过应用安全措施、克服约束、应用变更以及测试和自动化方法，解释了什么是有效的架构设计，还探讨了使用面向服务的架构和采取数据驱动方法的架构原则。第 5 章解释云的优势和设计云原生架构的方法，并阐述对于不同的云迁移策略和迁移步骤的理解。该章讨论了混合云设计，探讨了流行的公有云供应商。第 6 章通过实例探讨各种架构设计模式，如分层、微服务、事件驱动、基于队列、无服务器、基于缓存和面向服务等模式。该章展示了解决方案架构属性和原则的适用性，以根据业务需求设计最佳架构。第 7 章提供提高架构性能的设计原则，如减少延迟、提高吞吐量、处理并发和使用缓存。该章解释了在多层架构（如计算、存储、数据库和网络）中提高性能的各种技术选型，以及性能监控。第 8 章讨论适用于保护工作负载安全的各种设计原则。安全性需要应用于架构的每一层和每一个组件。该章有助于读者了解正确的技术选型，以确保架构的每一层都是安全的。此外，该章还探讨了适用于架构设计的行业合规性准则，并通过共享安全责任模型解释了云中的安全问题。第 9 章讨论促使架构可靠的设计原则。该章探讨了用于确保应用程序高可用性的各种灾难恢复技术，以及用于业务流程连续性的数据复制方法，解释了最佳实践和云在实现应用程序可靠性方面的作用。第 10 章论述在应用程序中实现卓越运营的各种流程和方法。该章解释了适用于应用程序设计、实施和后期生产全流程的最佳实践和技术选型，以提高应用程序的可操作性，还探讨了云工作负载的卓越运营。第 11 章讨论在不影响业务敏捷性的情况下优化成本的各种技术。该章解释了用于成本监控和成本控制治理的多种方法，有助于读者理解云服务的成本优化。第 12 章解释 DevOps 在应用程序部署、测试和安全性方面的重要性。该章探讨了DevSecOps 及其在应用程序的持续部署和交付流程中的作用，讲述了 DevOps 的最佳实践以及实现这些实践的工具和技术。第 13 章讲述如何设计大数据和分析架构。该章概述了创建大数据流水线的步骤，包括数据摄取、存储、处理和分析，以及可视化。这有助于读者理解不同的大数据架构，例如，数据湖、数据网格和湖屋、流数据，以及大数据架构最佳实践。第 14 章探索有关机器学习和模型评估技术的详细信息，并概述各种机器学习算法。该章讨论了具有云平台上参考架构的机器学习架构模式。该章通过最佳实践和深度学习技术进一步解释了 MLOps 概念。第 15 章解释物联网和物联网架构的各种组件。该章讨论了工业物联网和数字孪生概念，并深入分析了大规模物联网数据和物联网设备管理。第 16 章解释量子计算机在现实生活用例中的工作原理。该章提供了有关量子计算构建块以及量子计算机如何以非常简化的方式工作的详细信息，讨论了量子门、量子电路和各种类型的量子计算以及它们在云平台上的可用性。第 17 章讨论遗留系统面临的各种挑战和现代化改造。该章解释了对遗留系统进行现代化改造的策略和技术，因为公有云正在成为许多组织的首选战略，还探讨了遗留系统的云迁移，以及有关大型机迁移和现代化的详细信息。第 18 章讨论解决方案架构文档及其结构，以及文档中需要容纳的各种详细信息。该章探讨了各种经由解决方案架构师参与提供反馈的 IT 采购文档，如 RFP、RFI 和 RFQ。第 19 章讲述解决方案架构师所必需的各种软技能。这有助于读者了解获得战略技能的方法（如售前技能、与高管沟通的技能）、培养设计思维和个人领导技能（如大局观和自主权意识）。该章还探讨了将自己打造成领导者，并不断拓展自己技能的技巧。充分利用本书如果读者有软件架构设计经验将有助于阅读本书。如果对流行的公有云提供商（如AWS）有基本的了解会很好，然而理解本书并没有特定的先决条件。各章提供了所有示例和相关说明。本书将带读者了解解决方案架构设计的深层概念，并且读者不需要具备任何特定编程语言、框架或工具的知识。排版约定本书中使用的排版约定如下：代码体：表示文本中的代码、数据库表名称、文件夹名、文件名、文件扩展名、路径名、虚拟 URL、用户输入和 Twitter 句柄。例如，“物联网平台需要支持 SigV4、X.509 和自定义身份认证，同时通过物联网策略提供精细到 MQTT 主题级别的访问控制”。代码块设置如下：表示警告或重要说明。表示提示和技巧。
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