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出版者:清华大学出版社

作者:Maozhen Li Mark Baker

出品人:

页数:287

译者:

出版时间:2006-12

价格:36.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787302141174

丛书系列:

图书标签:

• 网格计算
• 核心技术
• 开发
• 应用
• 模拟
• 网格计算
• 分布式计算
• 并行计算
• 云计算
• 高性能计算
• 资源管理
• 任务调度
• 中间件
• Web服务
• 数据管理

《分布式系统原理与实践：构建高可用、可扩展的现代应用》 简介： 在当今信息爆炸、业务迭代加速的时代，构建能够承载海量用户、处理复杂业务逻辑，并具备卓越稳定性的系统，已成为技术发展的核心诉求。传统的单体应用模式已难以应对日益增长的挑战，而分布式系统则为我们提供了应对这些挑战的强大武器。《分布式系统原理与实践：构建高可用、可扩展的现代应用》一书，正是一部深入剖析分布式系统核心理论，并结合丰富实践案例，指导读者掌握构建和运维现代分布式应用所需关键知识的力作。 本书并非简单地罗列技术名词，而是以系统性的视角，从分布式系统的基本概念出发，逐步深入到其复杂的设计哲学和落地实现。它旨在帮助读者建立对分布式系统全局的深刻理解，而非局限于某个孤立的技术点。本书的写作风格严谨而不失可读性，理论阐述力求清晰透彻，技术细节力求准确详尽，案例分析则贴合实际，具有极高的参考价值。 第一部分：分布式系统基础理论与挑战 本部分将为读者奠定坚实的理论基础，使读者对分布式系统的本质有清晰的认识。 第一章：分布式系统的概念与演进 定义与特征： 详细阐述分布式系统的定义，包括组件的地理分散性、独立性、通过网络通信等核心特征。与集中式系统、并行系统进行对比分析，突出分布式系统的优势与劣势。 发展历程： 回溯分布式系统的发展历程，从早期的批处理系统、小型网络系统，到如今的云计算、微服务架构，梳理不同阶段的技术演进和关键里程碑。 核心挑战： 深入探讨分布式系统面临的固有挑战，包括但不限于： 一致性（Consistency）： 数据在不同节点上的同步与保持一致性的困难。 可用性（Availability）： 系统在部分节点故障时仍能提供服务的保障。 分区容错性（Partition Tolerance）： 网络分割发生时，系统仍能继续运行的能力。CAP 定理的深入解读，及其对系统设计的指导意义。 延迟（Latency）： 网络通信带来的时间开销，以及如何优化。 并发性（Concurrency）： 多个操作同时进行时，如何正确处理和避免冲突。 可靠性（Reliability）： 保证数据不丢失、计算结果准确的机制。 安全性（Security）： 分布式环境中数据传输和访问的安全性保障。 第二章：分布式系统中的通信模型 远程过程调用（RPC）： 详细介绍 RPC 的工作原理、关键组件（如 Stub、Skeleton、序列化/反序列化），以及常用的 RPC 框架（如 gRPC, Apache Thrift）的特点和适用场景。 消息队列（Message Queuing）： 讲解消息队列在分布式系统中的作用，包括异步通信、削峰填谷、解耦服务等。深入分析消息队列的几种主要模式（点对点、发布/订阅），以及常见的消息队列技术（如 Kafka, RabbitMQ, ActiveMQ）的架构和性能特点。 RESTful API： 阐述 RESTful API 的设计原则，其在分布式服务间的集成优势。 其他通信模式： 简要介绍其他通信方式，如共享内存、套接字通信等，并分析其应用场景。 第二部分：分布式系统的核心设计原理 本部分将聚焦于分布式系统的关键设计原则，为构建健壮的分布式系统提供指导。 第三章：分布式一致性算法 一致性模型： 介绍不同的一致性模型，如强一致性、最终一致性、因果一致性等，并分析它们之间的权衡。 Paxos 算法： 深入解析 Paxos 算法的原理、步骤、以及其在保证节点间一致性方面的作用。探讨 Paxos 算法的变种，如 Multi-Paxos。 Raft 算法： 详细讲解 Raft 算法，包括其领导者选举、日志复制、安全性等核心概念，并分析其相比 Paxos 的易理解性和易实现性。 ZAB 协议： 讲解 ZooKeeper 中使用的 ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast）协议，以及其如何实现分布式协调和一致性。 拜占庭容错（BFT）： 介绍 BFT 的概念，以及在不可信节点环境中实现一致性的挑战。 第四章：分布式事务处理 ACID 属性在分布式系统中的挑战： 分析 ACID（原子性、一致性、隔离性、持久性）属性在分布式环境下的实现难度。 两阶段提交（2PC）： 详细讲解 2PC 的工作流程，包括协调者与参与者的交互，以及其在保证事务原子性方面的作用。重点分析 2PC 的缺点，如阻塞问题和性能瓶颈。 三阶段提交（3PC）： 介绍 3PC 相较于 2PC 的改进，旨在减少阻塞的发生。 TCC（Try-Confirm-Cancel）模式： 讲解 TCC 模式的设计思想，如何通过业务层面的补偿操作来保证事务的最终一致性。 Saga 模式： 阐述 Saga 模式，通过一系列本地事务构成一个长事务，并引入补偿机制来处理回滚。 第五章：分布式存储系统 数据分区（Partitioning/Sharding）： 讲解数据分区的概念，包括范围分区、哈希分区、列表分区等，以及如何选择合适的分区策略。 数据复制（Replication）： 介绍数据复制的目的（高可用、读性能提升），以及不同的复制策略（同步复制、异步复制、半同步复制）。 一致性哈希（Consistent Hashing）： 详细讲解一致性哈希的原理，及其在分布式存储中实现动态扩容和节点增减时的优势。 分布式文件系统： 介绍分布式文件系统的架构，如 HDFS，以及其在海量数据存储和分布式计算中的作用。 分布式数据库： 探讨分布式关系型数据库（如 TiDB, CockroachDB）和分布式 NoSQL 数据库（如 Cassandra, MongoDB）的设计理念和技术特点。 第三部分：分布式系统的实践与优化 本部分将带领读者进入实际应用层面，探讨分布式系统的部署、运维、监控以及性能优化。 第六章：分布式系统的部署与管理 容器化技术（Docker）： 讲解 Docker 的基本概念、工作原理，以及如何利用 Docker 快速部署和隔离分布式服务的组件。 容器编排（Kubernetes）： 深入介绍 Kubernetes 的核心组件（Pod, Service, Deployment, StatefulSet 等），以及如何利用 Kubernetes 实现分布式应用的自动化部署、扩展和管理。 配置管理： 介绍分布式系统中配置文件的管理方式，以及使用配置中心（如 Nacos, Apollo）的优势。 服务发现与注册： 阐述服务发现和注册的重要性，以及常用的服务注册中心（如 Eureka, Consul, ZooKeeper）的工作机制。 第七章：分布式系统的监控与日志 指标监控： 讲解分布式系统中需要关注的关键指标（CPU、内存、网络、磁盘、请求延迟、错误率等），以及常用的监控系统（如 Prometheus, Grafana, Zabbix）的搭建和使用。 分布式日志系统： 介绍如何收集、存储、查询分布式系统的日志，以及 ELK（Elasticsearch, Logstash, Kibana）或 EFK（Elasticsearch, Fluentd, Kibana）等日志处理平台的搭建和应用。 链路追踪（Distributed Tracing）： 讲解分布式链路追踪的原理，以及 Zipkin, Jaeger 等工具在排查跨服务调用问题中的作用。 告警机制： 设计有效的告警策略，及时发现和响应系统问题。 第八章：分布式系统的性能优化与容错 负载均衡： 介绍不同类型的负载均衡算法（轮询、加权轮询、最少连接、IP 哈希等），以及常见的负载均衡器（如 Nginx, HAProxy）。 缓存策略： 讲解分布式缓存（如 Redis, Memcached）的设计与应用，以及缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩等问题的解决方案。 异步处理与消息队列优化： 进一步探讨如何通过异步处理和消息队列优化系统吞吐量和响应速度。 优雅降级与熔断： 介绍在系统面临高负载或部分服务不可用时，如何通过优雅降级和熔断机制来保证整体系统的可用性。 故障演练与混沌工程： 讲解通过模拟故障来验证系统容错能力的必要性，并介绍混沌工程的理念和实践。 总结： 《分布式系统原理与实践：构建高可用、可扩展的现代应用》一书，凭借其系统性的理论讲解、深入的技术剖析以及贴合实际的案例应用，为读者提供了一条清晰的学习路径。无论您是初涉分布式系统领域的新手，还是希望深化理解的资深开发者，都能从中获益匪浅。本书不仅是知识的传授，更是思维的启迪，它将帮助您掌握设计、构建和维护强大、稳定、可扩展的现代分布式系统的能力，为应对未来的技术挑战做好充分准备。

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当我真正沉浸到阅读体验中时，我立刻意识到这本书的作者群在**安全性和信任机制**这块的积累是相当深厚的。我先前接触的网格计算资料，大多将安全视为一个附加模块，往往只停留在加密和身份认证的表面。然而，这本书却将**可信计算环境的构建**提升到了与资源管理同等重要的地位。它详细阐述了如何利用**VOMS（虚拟组织成员服务）**和**PKI（公钥基础设施）**来构建一个跨越多个管理域的、细粒度的授权体系。我特别欣赏作者对**代理授权（Proxy Authorization）**的深入剖析，特别是针对长期任务或无人值守作业时，如何安全地传递和撤销操作权限。书中对**零知识证明**在特定认证场景下的应用尝试也令人耳目一新，虽然这部分内容相对前沿和晦涩，但作者的行文风格保持了极高的逻辑连贯性，即便是初次接触这些密码学概念的读者，也能沿着作者的思路逐步建立起对整个安全框架的认知。这不仅仅是一本技术手册，更像是一份关于构建分布式协作信任基石的蓝图。

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从排版和图示的角度来看，这本书的**数据可视化**做得相当出色。在阐述**数据密集型网格应用的数据流控制**时，常常伴随着复杂的管道和缓冲区模型，过去我看其他资料时，常常需要自己动手画图来理清逻辑。而《网格计算核心技术》在这方面表现得尤为专业。它使用了大量的定制化流程图来描绘**数据复制与同步策略**，尤其是在涉及异构存储系统（如本地文件系统与远程共享存储之间的快照对比）时，图表的清晰度和信息密度达到了一个很高的平衡点。此外，书中对**性能度量的标准和工具集**的介绍也十分到位。它不仅列举了常用的基准测试套件，还深入讨论了如何设计针对网格环境的**负载平衡因子**和**资源利用率指标**，这些都是在实际运维中极度缺乏指导性的内容。这种对实践细节的关注，使得这本书不仅仅停留在理论构建，而是实实在在地为一线工程师提供了可以立即应用的参考标准。

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对我个人而言，这本书最让我感到惊喜的是它对**网格计算在特定垂直领域中的应用案例分析**。我原本以为，随着云计算的崛起，纯粹的网格计算应用场景会大幅萎缩，但书中关于**大型科学模拟（如粒子物理、气候模型）**和**分布式药物研发（Grid e-Science）**的深度剖析，彻底颠覆了我的刻板印象。它生动地描绘了数千台分布在不同机构的计算节点如何协同工作，共同完成一个需要数月CPU时间的大型计算任务。特别是对于**结果验证与数据归档**的流程描述，展示了学术界对结果可追溯性的严苛要求，以及网格如何满足这些要求。书中引用了几个真实的国际合作项目数据，这些鲜活的例子，结合前面所学的理论知识，让我清晰地看到了网格计算在**大规模、长期、高可信度**需求下的不可替代性。它让我重新认识到，网格和云计算并非完全的替代关系，而是在计算资源组织哲学上存在着互补和共存的可能，这对我后续的项目规划具有重要的启发意义。

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这本书的结构安排非常巧妙，它没有一上来就陷入枯燥的底层协议细节，而是先用一个宏观的视角勾勒出**高性能计算（HPC）与网格计算的演进关系**，这为理解“为什么需要网格”提供了坚实的历史和应用背景。随后，它才平稳地过渡到具体的**中间件技术栈**。我发现它在对比分析**Globus Toolkit**、**OGSA（Open Grid Services Architecture）**以及后来的**WSRF（Web Services Resource Framework）**等不同时代主流框架的优缺点时，展现出了一种超越时代局限的洞察力。与其说是介绍技术，不如说是在回顾技术范式的变迁。例如，书中对OGSA向WSRF迁移背后的服务模型冲突的分析，非常精辟地指出了面向服务的架构（SOA）在处理有状态、长生命周期计算资源时的固有挑战。这种对技术“哲学”层面的探讨，让这本书的价值远超一本纯粹的工具书，它教会了我如何从更高的维度去审视和选择计算架构，而不是盲目地追逐最新的框架版本。

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这本《网格计算核心技术》的封面设计和装帧给我留下了相当深刻的印象，那种沉稳的深蓝色调，配上简洁有力的银色字体，透着一股专业和严谨的气息。我本来是抱着一种半信半疑的态度来翻阅这本书的，毕竟市面上关于底层技术，尤其是像网格计算这种相对“老牌”但依然关键的领域，好书不少，但真正能深入浅出、让人茅塞顿开的却不多见。一开始我关注的重点是它对于**分布式任务调度算法**的论述深度。我手头正好有个跨地域数据处理的项目，传统的集群管理工具显得力不从心，急需一种更灵活、更能应对异构资源的方案。这本书并没有停留在教科书式的定义罗列上，而是花了大量篇幅去剖析不同调度策略（比如贪婪算法、启发式算法以及后来的基于市场的机制）在实际高延迟、高不确定性网络环境下的表现差异。特别是关于**QoS保证**那几章，作者似乎非常擅长将复杂的数学模型转化为易于理解的流程图和代码片段示例，这对于我这种既需要理论指导又需要快速工程实践的读者来说，简直是福音。我花了整整一个下午，对照书中的一个关于“动态资源预留与回收”的案例进行了推演，发现它对网络拥塞和节点故障的预案设计考虑得比我预想的要周全得多，这极大地拓宽了我对系统韧性设计的思路。

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