前言

為什么要寫這本書

隨著RESTful和微服務等新服務技術不斷涌現，服務軟件已經從簡單同構系統發展為環境開放、場景跨域、業務復雜的服務生態。例如Netflix的在線服務系統每天涉及50億次服務調用，其中90%以上都是涉及微服務的內部調用；而Amazon.com每次頁面構建需要進行100～150次微服務調用來實現。微服務的動態特性使情況進一步復雜化。一個微服務可以有幾個到數千個物理實例，并運行在不同容器上由服務發現組件進行管理。針對新的服務適配要求，傳統服務理論和技術已經難以實現海量異構服務之間的精準匹配、動態組合和耦合集成，需要研究智能服務適配理論和方法。

AIDevOps利用人工智能技術實現復雜服務軟件的智能適配，解決了異構服務的智能匹配問題，以及服務演化和運行時的質量保障問題。在服務分析和設計方面，由于異構服務描述不精確、不一致，需要實現服務供需的精準匹配、按需組合、適應優化，從而保障服務適配的正確性。在服務版本演化和動態運行方面，由于服務版本眾多、更新頻繁、適配態勢不斷變化，需要及時感知態勢、準確評估效能、自主可靠管理、保障服務適配質量。

我們希望通過本書系統地總結對智能服務適配理論和技術研究的思考與探索，為本領域的研究進展指出后續努力的方向。同時，我們也希望通過本書能夠與有興趣從事人工智能和服務計算領域交叉研究的科研工作者和企業技術人員分享相關的研發思路和經驗，為正在學習本領域相關知識和工具的高校學生提供有價值的參考資料。

本書特色

目前，與微服務相關的大部分書籍偏重于介紹微服務的核心理念、基本架構、設計模式和開源工具等，旨在幫助人們掌握微服務開發和運維工具的使用方法，而對微服務技術相關的理論和算法研究較少涉及。同時，與智能運維相關的書籍則主要關注分布式系統的IT運維方法，側重于基礎設施和底層系統的可靠性管理和質量保障，對于面向應用層面微服務的智能運維討論不多。

本書的基本寫作思路是全面分析微服務開發和運維的核心問題，即復雜開放環境下海量異構微服務適配的挑戰，并基于人工智能的最新研究成果，深入闡述智能微服務適配的理論模型、主要算法和相關開源工具，希望以理論聯系實踐的方式，幫助讀者了解這個領域的總體面貌，并啟發讀者結合自己的研究和工作需要，深入地掌握和運用智能微服務適配的理論和方法。

本書介紹的研究工作主要針對“異構服務的智能匹配”和“服務演化和運行時的質量保障”兩大科學問題：首先，討論如何把不同來源、不同語義的服務，通過智能匹配，實現符合用戶需求的服務功能；其次，討論如何在服務運行狀態下，實時感知服務運行的狀況，智能化、適應性地實現微服務適配的動態決策，優化微服務適配性能，保障微服務適配的質量。

這兩個科學問題實際上分別對應著微服務開發運維全周期的不同階段，所需要的人工智能方法也往往明顯不同。在這些階段中，需要有機地結合相應的軟件工具和人工智能模型，形成智能化微服務適配環境，支撐整個微服務開發運維周期。為此，本書把智能微服務適配劃分為幾個主要部分：分析設計、持續集成、持續部署、調度優化、監控運維等。每一部分都安排了相應的章節，綜合論述相關的核心概念、技術框架、智能方法和典型實例，力圖為讀者呈現全景式的理論研討和技術介紹。

讀者對象

·微服務架構師

·微服務設計人員

·微服務產品人員

·微服務開發人員

·微服務運維人員

·人工智能研究人員

·其他對智能化微服務感興趣的人員

如何閱讀本書

本書從智能微服務的理論和實現角度給出了微服務架構下從用戶端到運維端的全過程智能化方法和設計。全書整體分為兩個部分，共七章。

第一部分內容涉及智能微服務的整體框架和基礎設施，具體包括第1章和第2章：這兩章主要闡述了智能化微服務的適用場景以及支撐智能化微服務的相關環境，給出了從感知、判斷到決策執行的智能化微服務整體框架，提出了基于智能化方法的微服務雙控制回路模型，并對學術界SOTA（State-Of-The-Art）以及工業界SOTP（State-Of-The-Practice）進行了詳細闡述。通過閱讀這兩章，讀者可以對智能微服務的基礎設施有一個全面的了解。

第二部分介紹智能化微服務開發及運維技術。第3章從用戶需求角度對服務流程自動適配進行了闡述。第4章將智能化技術引入持續集成（CI）過程，介紹了以GitLab為基礎的微服務持續集成框架。第5章著重介紹了智能持續交付/部署（CD）技術，并以在Kubernetes和Istio社區廣泛使用的應用程序Bookinfo為例，介紹了智能化持續部署方法。第6章從資源調度過程、調度性能檢測優化和典型智能資源調度方案三個方面對微服務質量保障框架和智能調度技術進行了介紹。第7章從運維過程中的服務監控、服務故障檢測和報警、服務的故障定位以及服務故障恢復等四個方面，介紹了面向微服務的智能運維相關技術。

本書各章的數據基礎都建立在智能微服務的基礎框架上，所以建議所有讀者都要閱讀第2章的內容；第3章到第7章是針對微服務開發及運維過程中的各個環節和任務展開的，因此讀者可以根據自己的需求對這部分內容進行有針對性的閱讀。如果你是一名初學者，建議在開始本書的閱讀之前，提前進行微服務相關知識以及人工智能相關知識的學習。

勘誤和支持

由于作者的水平有限，書中難免會出現一些錯誤或者表述不準確的地方，懇請讀者批評指正。期待得到讀者的反饋，讓我們在微服務智能化道路上互勉共進！

致謝

本書的主要內容來自中華人民共和國科學技術部高技術研究發展中心國家重點研發計劃“現代服務業共性關鍵技術研發及應用示范”重點專項“智能服務適配理論與關鍵技術”（項目編號：2018YFB1402800）的研究成果，同時內容的編寫參考了微服務及人工智能領域大量先進的工業實踐和研究成果，在此對本書寫作提供幫助的單位和個人表示衷心的感謝！

感謝機械工業出版社對本書的重視，以及為本書出版所做的一切工作，使我們以較高的效率完成了本書的寫作。

另外還需要感謝北京航空航天大學軟件與開發環境國家重點實驗室、湖南科技大學、中國科學院軟件研究所、中國地質大學以及北京工業大學的老師和同學，他們幫助增添或改進了書中的內容。他們是（排名不分前后）：馮埔、楊京波、李瑞、廖星創、彭天豪、覃雨晨、汪凌風、王洋洲、辛治旻、殷珂、楊開元、趙文佳、莊予彰、曹步清、彭咪、高赫然、許源佳、曾皓、張治宇、李怡、劉智敏、秦文豪、孫夢宇、張昊宸、劉博、李玉金、王名亮。

最后，我們要感謝家人，謝謝他們一直陪伴著我們。