服务计算 - 云应用开发方法、技术与架构
1、概述
云计算技术的飞速发展，越来越多企业借助“云”提供创新服务或改进企业生产力，云服务创新企业不断涌现，形成万亿级别的企业云服务应用开发市场。云提供商、云应用企业大量渴求了解云计算知识，能够在云上快速开发“高性能、高可靠、高可用、可伸缩”的企业级原生应用的人才，以满足日益增长的云服务管理、云应用开发与运维的需要。
面向服务是云应用软件的基本特征。云计算平台管理服务、零售在线服务、第三方认证服务、移动应用服务端、在线编程服务、到超算云服务 、IoT云服务、AI云服务等等，它们通常以 web service 的形式提供。以 Docker 为代表的容器技术出现，面向服务的方法正在逐步改变软件的开发过程与开发方法。 pivotal 提出“云原生应用/cloud-native Apps” 的概念，逐步将“容器”、“微服务”、“持续集成与交付”、“DevOps”等概念串联起来。 Adam Wiggins 提出 12 factor App 企业云应用宣言【中文】，并创建了 Heroku 云应用开发管理平台。Martin Fowler 在 2014 给出了“微服务”架构（microservice archtecture）定义【中文】，给出云应用构建的架构方法与准则。2015年，Google 发起了云原生计算基金（CNCF），围绕“云原生”服务云计算，服务于云服务计算社区生态与技术框架【注1】，推动相关开源项目的发展与演化，支持编排容器化微服务架构应用。
本课程关注面向服务软件的开发、部署与运维技术，紧随 CNCF 技术框架，培养云原生应用生态需要的开发技能。云基础设施与管理软件的核心多数采用 go 语言，课程包含 go 语言初中级知识、微服务应用架构、服务开发流水线、服务运行平台等内容，帮助学员尽快融入云开发生态环境。
【注1】该领域技术与工具变化太快，CNCF 技术栈和内容是动态变化的。
2、课程的定位与目标
2.1 课程的定位
2.2 课程目标
- 掌握 go 语言知识，建立面向对象的编程思想，具有初步程序框架开发能力
- 掌握 Restful 服务开发的知识，了解前后端分离开发技术，能够按CI/CD流程交付一个简单服务项目
- 了解微服务架构，了解容器云如 Docker Swarm、Kebenetes的基本原理，使用容器云部署项目
3、课程组织与内容
3.1 课程组织
Part I: Golang 基础
本部分学习 Go 语言编程相关的基础知识，设计模式，以及命令行程序编程技巧。由于系统工程师的工作环境需要，课程的设定都是Linux操作系统，尽管在Windows下一切都能完美工作。包括内容：Go语言基本语法、函数、结构体与接口，并发、异常处理，面向对象程序编程、工作空间与包，CLI 程序开发等。
Part II: Web 服务编程与框架
Web 服务端的工作原理与程序结构。web 静态文件服务、模板输出、输入路由、表单处理、过滤器框架与设计等 Request 和 Response 相关的处理。 database/sql 包的工作原理、mysql 服务器访问、 基于 entity - dao - service 三层结构层次模型、 sql template 的设计、 xorm 简介。 CI/CD？客户端的编程模型？
Part III: 微服务架构与服务管理
微服务架构；应用在容器云（Docker Swarm 或 kubernetes）中的部署；云服务的运维与优化
3.2 课程内容
| 周/次 | 课程内容 | 课后阅读 与 作业 |
|---|---|---|
| 1 | 云计算与服务计算 | 阅读：《云计算 概念、技术与架构》 实验：安装配置你的私有云 |
| 2 | 服务计算与Go语言 | 阅读：服务面向的架构 了解：访问 AWS 产品页面，了解你感兴趣的一些产品，它们属于 IaaS，PaaS or SaaS? 阅读：2019 全球编程语言高薪排行榜 |
| 3 | Go 语言基础 - 语法、控制、函数、包、结构、集合、工作空间组织 Go 在线之旅 |
阅读：《学习GO语言》中文版 实验：安装 Golang 开发环境 |
| 4-5 | Go 语言基础 - 方法、接口、go程、Posix Cli | 作业：开发简单 CLI 程序 工具：利用 sourcegraph 阅读源码 Tick 函数实现 验证：使用接口与接口断言会产生性能损失吗？ |
| 6 | 面向对象编程 - 接口抽象与多态，Corba 实现原理 | 阅读：Interfaces / OOP |
| 7 | 面向对象编程 - IO包流抽象及应用，包设计 | 作业：CLI 命令行实用程序开发实战 - Agenda |
| 8 | web 技术 - HTTP 协议 与 golang web 应用服务 | 阅读：《Golang web 应用开发》 了解：context 包，Go语言并发模型：使用 context，注：现在已是正式库 context |
| 9 | web 技术 - 处理 Request 与 Response | 验证：Go HTTP Router Benchmark 作业： 选择一个任务作为web开发练习： 写一个简单 web 程序 或 原代码阅读与分析 或 写一个中间件 作业提示1 作业提示2 |
| 10 | web 服务 - RESTful 基础与基于资源的 API 实践 | 规范：REST API 设计 Github API v3 overview ；微软 作业：模仿 Github，设计一个博客网站的 API |
| 11 | web 服务 - go RESTful 服务端与客户端开发 | |
| 12 | web 服务 - 基于 RPC、REST、GraphQL 的服务 | 作业：服务构建与前后端分离的开发，具体要求 |
| 13 | 云应用 - 微服务基本概念与云原生应用实践 | 实验：选做 部署Kubernetes（与TA咨询）。提交要求：博客； 最新Kuberadm安装教程 |
| 16 | 云应用 - 基础设施，容器作为服务（CaaS） | 参考：玩转 Docker 容器技术：1-6章 简明，易懂；生态不符合 CNCF 描述 作业：按课件内容实践，并给出实验报告 |
| 云应用 - 容器化实践、云原生应用开发与过程 | 作业：应用容器化 | |
| 17-18 | 云应用 - 架构与模式 | 实践：容器云实验环境 作业：【可选】cncf 技术栈自由实践博客 cncf landscape |
| 19 | 云应用 - 服务管理与治理综述 |
3.3 大作业要求
无！
4、课程其他信息
4.1 必备知识
前置或并行学习知识：
- 操作系统
- 计算机网络
- c 或 python 语言
- 最好了解 Vue，React，AngularJS，或其他 JaveScript 前端开发框架
建议后续学习课程：
- 云计算
4.2 教材与参考书
参考书：
- Thomas Erl. Service-Oriented Architecture: Analysis & Design for Services and Microservices, 2nd Edition. Prentice Hall, 2016
- Kevin Hoffman，《Cloud Native Go：构建基于Go和React的云原生Web应用与微服务》，电子工业出版社，2017
- Kubernetes中文指南/云原生应用架构实践手册，https://jimmysong.io/kubernetes-handbook/
行业实践：
4.3 课程支持
- 教师邮箱 panml@mail.sysu.edu.cn
- 支持 QQ 群： 851549217
5、作业提交与考核方法
5.1 作业提交
Github 和 博客（务必设置分类，以便于检查和批改）
什么内容可以写博客？
- 帮助小白类。系统操作指南、个人经验分享、技术科普。 例如：
- 框架设计类。介绍自己的设计与实现（必须有Github实现链接）。例如：
- 技术研究类及其他。例如：
5.2 考核内容
| 项目 | 分数 | 备注 |
|---|---|---|
| 平时作业 | 80 | 见作业栏 |
| 博客分享 | 20 | 按博客贡献度。贡献度标准质量+访问量 |