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出版者:机械工业出版社

作者:Richard Petersen

出品人:

页数:828

译者:

出版时间:2002-1-1

价格:98.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787111093572

丛书系列:

图书标签:

• 计算机
• linux
• Linux
• 系统管理
• 网络编程
• Shell脚本
• 内核
• 安全
• 云计算
• DevOps
• 服务器
• 开源

好的，这是一本关于高级网络编程与高性能计算的专业书籍的详细简介。 --- 尖峰对决：现代系统架构中的高性能网络通信与并行计算实践 内容聚焦：超越内核的限制，直击数据流的极限速度 在当今数据爆炸和实时计算的时代，任何依赖传统I/O模型和单线程处理的应用都将面临性能瓶颈的严峻挑战。《尖峰对决》并非一本描述操作系统基础概念的入门读物，而是深入探讨如何设计、实现和优化面向低延迟、高吞吐量的网络通信和并行计算系统的专业技术手册。本书假设读者已经掌握了C/C++编程基础、基本的计算机网络原理（TCP/IP协议栈）以及操作系统的基本概念。 本书的核心目标是为系统架构师、高性能计算工程师、金融科技（FinTech）开发者以及需要处理海量实时数据流的工程师提供一套完整、可操作的优化工具箱和理论框架。我们不仅会讲解“是什么”，更会着重阐述“为什么”以及“如何做到最优”。 --- 第一部分：现代网络栈的深度剖析与绕核优化 (Kernel Bypass & Low Latency) 传统的网络通信依赖操作系统内核进行数据包的封装、解封装和上下文切换，这在微秒级的性能竞争中是致命的开销。本部分将系统性地拆解并规避这些瓶颈。 第一章：上下文切换的隐形成本与用户态I/O的崛起 1. 内核-用户态边界的性能损失模型： 详细分析系统调用（syscall）的开销，包括上下文切换、缓存线伪共享（False Sharing）以及TLB Miss的产生机制。 2. 用户态驱动模型的演进： 深入探讨DPDK（Data Plane Development Kit）的核心架构。不仅仅是API的介绍，更侧重于无锁环形缓冲区（Ring Buffer）的设计原理、内存池（Mempool）的高效分配策略，以及如何通过大页（Huge Pages）优化TLB命中率。 3. Poll Mode Driver (PMD) 的精妙之处： 剖析PMD如何通过忙等（Busy Waiting）策略在特定工作负载下实现极低的延迟。讨论负载均衡在多核PMD环境中的实现艺术，例如如何利用CPU亲和性（Affinity）避免缓存污染。 第二章：RDMA与零拷贝网络的革命 1. RDMA（Remote Direct Memory Access）的硬件基础： 详解InfiniBand、RoCE (RDMA over Converged Ethernet) 的架构差异。重点关注HCA（Host Channel Adapter）如何接管数据传输，将数据直接写入远程应用的内存空间。 2. Verbs API与内存管理： 详细介绍内存注册（Memory Registration）的开销与持久性，以及如何使用页表（Page Tables）和Translation Lookaside Buffers (TLBs)来管理远程访问的虚拟地址映射。 3. Zero-Copy的实践： 对比传统`send/recv`与零拷贝机制（如`sendmsg`或RDMA Write/Send）在数据路径上的差异。探讨在TCP/IP栈中如何利用`sendfile()`或`splice()`来减少内核缓冲区间的多次数据拷贝，并量化其性能提升。 第三章：超低延迟协议栈定制 1. 自定义传输层协议的设计： 在UDP之上构建可靠性协议的必要性与挑战。探讨实现快速重传（Fast Retransmission）和选择性确认（Selective Acknowledgement, SACK）在用户空间时所需要处理的时钟同步和状态机复杂性。 2. 时间戳与时钟源的精确度： 在高频交易和实时系统中，纳秒级的延迟要求对时间同步提出了极致要求。深入研究PTP（Precision Time Protocol）和硬件时间戳（Hardware Timestamping），以及如何利用TSC（Time Stamp Counter）进行高精度本地测量。 3. 连接的建立与销毁优化： 分析TCP三次握手的延迟瓶颈，并介绍如何通过TCP Fast Open (TFO)或自定义Keep-Alive机制来减少连接建立的延迟。 --- 第二部分：高并发与并行计算的系统级优化 (Concurrency & Heterogeneous Computing) 高效的网络通信只是构建高性能系统的第一步，如何利用多核CPU和异构加速器（GPU）高效处理涌入的数据流是决定系统上限的关键。 第四章：锁的陷阱与无锁数据结构的艺术 1. 现代并发原语的性能考量： 对比Mutex、Spinlock、Read-Write Lock在不同竞争级别下的性能表现。深入分析内存屏障（Memory Barriers）和缓存一致性协议（Cache Coherence Protocols）如何影响锁的性能。 2. 无锁数据结构的基石——CAS操作： 详尽解析Compare-and-Swap (CAS)循环的工作原理。从经典的Michael & Scott队列到更复杂的无锁栈和哈希表，展示如何通过原子操作构建高效的并发结构。 3. LMAX Disruptor模式的深度重构： 不仅描述其结构，更侧重于如何将其应用到数据处理流水线中，利用预分配、顺序写入和缓存友好性来取代传统的消息队列。 第五章：CPU缓存与内存层级的榨取 1. 从L1到L3的可见性与伪共享： 详细分析缓存行（Cache Line）的工作机制，以及在多线程编程中如何通过填充（Padding）结构体来避免不同线程无意中修改同一缓存行导致的不必要总线竞争。 2. SIMD指令集的向量化计算： 介绍x86架构下的SSE/AVX指令集。如何使用Intrinsic函数或特定编译器优化，将数据处理从标量操作向量化，从而在单个CPU周期内处理多份数据。 3. NUMA架构下的内存放置策略： 理解非一致性内存访问（NUMA）对多套件（Multi-Socket）系统的影响。展示如何使用`numactl`或编程接口来确保数据和处理它的CPU核心位于同一节点，以最小化跨QPI/UPI链路的延迟。 第六章：GPU与异构计算加速 1. CUDA/OpenCL编程模型与数据迁移瓶颈： 分析CPU-GPU之间PCIe总线的带宽限制。重点讨论固定映射内存（Pinned Memory）和流（Streams）的使用，以实现计算与数据传输的重叠（Overlap）。 2. GPUDirect RDMA的融合： 探讨如何利用HCA的特性，让网络数据包绕过CPU，直接映射到GPU内存中进行处理，实现真正的端到端加速。 3. GPU上的并行数据结构实现： 介绍在GPU上实现并行哈希查找、排序和图遍历算法的特定挑战，以及如何利用线程束（Warp）的同步机制来优化这些操作。 --- 读者画像与本书价值 本书适合具备至少3年系统级编程经验的专业人士。它摒弃了对基础概念的重复阐述，直击性能优化的最前沿。通过大量的代码示例、性能分析报告和实际案例（如高频交易系统中的延迟剖析、大规模分布式缓存的吞吐量调优），读者将能够： 1. 量化性能瓶颈： 掌握使用性能分析工具（如`perf`、VTune、火焰图）精确定位系统延迟源头的方法。 2. 构建健壮的低延迟路径： 能够从零开始设计和实现内核绕过或自定义协议栈。 3. 释放多核潜力： 熟练运用无锁算法和缓存优化技术，使应用程序的并行效率接近理论极限。 《尖峰对决》是一本致力于将理论知识转化为极致工程实践的权威指南，助您在对速度的永恒追求中占据制高点。 ---

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阅读体验上，这本书的排版和示例代码的管理策略也存在严重问题，极大地影响了学习的连贯性。虽然篇幅厚重，但代码块的字体选择和行间距设置使得阅读起来非常费力，尤其是那些涉及复杂Shell脚本或配置文件片段时，常常需要反复核对缩进和特殊字符。更糟糕的是，很多关键的配置参数或者命令选项，作者仅仅是在文中提到了它们的存在，但没有提供清晰的上下文或实际运行的截图来演示其效果。比如，在讲解SELinux安全上下文的配置时，仅仅给出了几个`chcon`命令，却完全没有解释为什么不同的服务需要特定的安全上下文，以及如何通过`audit2allow`工具来定制策略。这使得读者在模仿操作时，很容易因为环境差异而导致命令执行失败，却无从下手进行调试，这本书的“手把手”教学意味非常薄弱，更像是知识点的堆砌，而非循序渐进的教学指导。

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这部《Linux技术大全》的定位似乎是想成为一本涵盖从基础入门到高级应用的全面指南，但从读者的实际阅读体验来看，它在某些关键领域的深度上显得力不从心，更像是一本“样样通，样样松”的工具书集合。例如，在容器化技术，尤其是Kubernetes的实战部分，内容停留在非常表层的概念介绍，比如什么是Pod、Service，这些在任何一篇基础的官方文档中都能找到。真正让资深工程师头疼的集群调度策略优化、网络策略的复杂配置以及StatefulSet在有状态应用中的故障排查，书中几乎是一笔带过。我期待的是能看到一些企业级部署的陷阱和最佳实践，比如etcd集群的备份恢复流程、CNI插件的选择性对比分析，或者在极端高并发场景下如何调整内核参数来适应容器运行时需求。然而，翻阅完相关章节后，我得到的只是对基本命令的罗列，缺乏实际生产环境中遇到的棘手问题的解决思路和深度剖析。这使得对于已经有一定Linux基础的读者来说，价值非常有限，只能作为一本快速查找基础命令或概念的速查手册，而无法深入指导解决复杂的技术难题，这与“大全”的称号实在有些不符。

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这本书在操作系统内核模块的讲解上，虽然试图展现其深度，但实际的叙述方式却显得有些晦涩且缺乏直观性。作者似乎花费了大量篇幅去引用和复述教科书中的定义，比如进程调度的RR算法、内存管理的Buddy System等，但这些理论知识如果不能与现代Linux发行版的实际运行机制，特别是与Systemd集成后的系统初始化流程结合起来，就显得脱离了实际应用场景。我特别关注了对I/O调度器（如BFQ, Deadline, Noop）的详细对比分析，希望了解它们在不同存储介质（NVMe vs. HDD）上的性能差异和推荐使用场景。但书中给出的对比仅仅是速度的快慢对比，缺乏对调度算法内部工作机制的深入剖析，更没有提供压力测试工具（如Fio）的配置范例来佐证其观点。对于想钻研性能优化的系统程序员来说，这本书提供的知识点更像是停留在理论阶段的“死知识”，未能有效地衔接上实践操作层面的“活应用”，让人感觉作者的知识体系可能更偏向于学术研究而非面向生产环境的工程实践。

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总而言之，这部《Linux技术大全》在用户和权限管理这一基础模块上，体现出一种过度的简化倾向，这种简化在入门阶段或许能让人快速上手，但对于致力于成为系统管理员或DevOps专家的读者来说，却造成了认知上的盲区。例如，对于ACL（访问控制列表）的介绍，只是蜻蜓点水般地提到了`setfacl`和`getfacl`的用法，却完全没有深入讲解在LDAP或Kerberos认证体系下，如何处理跨域或复杂组权限的冲突与继承问题。此外，对于`sudoers`文件的解析逻辑，书中给出的解释过于依赖于文件本身的顺序，而没有清晰地剖析`Defaults`指令对全局行为的影响范围和优先级。真正有价值的系统管理经验，往往蕴含在那些微妙的默认值和优先级规则中，而这本书恰恰回避了这些“灰色地带”的复杂性，使得读者在面对现实世界中多重安全策略叠加的复杂环境时，依然感到无所适从，这本书的“大全”之名，更多的是指它收录的条目数量，而非其知识的深度与广度。

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关于网络配置和故障排查这一块，内容显得非常陈旧，让我不禁怀疑这本书的修订年份是否跟得上最新的网络技术发展。书中对iptables的讲解占据了相当大的篇幅，但在当今主流的Linux服务器环境中，绝大多数发行版已经默认或推荐使用nftables作为下一代防火墙框架。书中对于nftables的介绍少得可怜，甚至没有提到如何利用其更灵活的表达式和兼容模式来替代复杂的iptables规则链。更令人失望的是，对于现代网络工具的应用几乎是空白，例如，缺乏对`ss`命令的深度挖掘，而只是把它当作`netstat`的替代品；关于eBPF在网络监控和加速方面的革命性应用，书中也只字未提。一个声称是“大全”的技术书籍，如果不能紧跟主流技术栈的演进，那么它提供给读者的信息很可能已经滞后于行业标准，这对于需要搭建前沿基础设施的工程师来说，无疑是一个巨大的信息差陷阱。

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