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出版者:机械工业出版社

作者:[美] David A.Patterson

出品人:

页数:593

译者:郑纬民

出版时间:2007-4

价格:75.00元

装帧:平装

isbn号码:9787111202141

丛书系列:计算机科学丛书

图书标签:

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好的，下面是一本不包含《计算机组成与设计：硬件/软件接口》内容的图书简介，内容详实，侧重于其他计算机科学领域。 --- 图书名称：分布式系统：原理、架构与实践 导言：数字时代的基石 在当今信息技术飞速发展的时代，我们日常所依赖的几乎所有服务——从搜索引擎、社交媒体到金融交易和云计算——都建立在分布式系统的坚实基础之上。本书旨在为读者提供一个全面、深入且实用的指南，探索分布式系统的核心原理、主流架构设计以及在实际工程中如何高效地构建、部署和运维这些复杂的系统。 本书并非聚焦于硬件的底层设计与指令集架构，而是将视角提升到应用和系统层面，探讨如何管理成百上千台独立计算机之间的协作、通信与状态同步问题。我们将深入剖析构建高可用、可扩展、容错和高性能的分布式系统的挑战与解决方案。 第一部分：分布式系统的基础理论与挑战 本部分着重于建立读者对分布式系统所面临的固有难题的深刻理解，这些难题往往是单机系统所不具备的。 1.1 分布式系统的定义与核心特性 我们将从定义出发，区分集中式系统与分布式系统，并探讨分布式系统的关键目标：透明性（对用户隐藏分布式特性）、可用性、可靠性、可扩展性和性能。 1.2 网络通信与延迟模型 分布式系统中的通信是其生命线。本章将详细分析网络延迟、带宽限制、丢包和分区对系统设计的影响。我们将介绍远程过程调用（RPC）和消息传递（如基于消息队列的通信）的机制与优劣势。 1.3 并发、一致性与因果性 这是分布式系统的核心难题。我们将引入“FLP 不可能性”等经典理论，解释在存在故障和网络延迟的情况下保证强一致性是何等困难。我们将深入探讨线性一致性、顺序一致性、因果一致性和最终一致性之间的权衡取舍。 1.4 故障模型与容错机制 系统必然会发生故障。本章详述了拜占庭故障、拜占庭容错（BFT）以及非拜占庭故障（如崩溃故障）。我们将介绍如何通过冗余、心跳机制和隔离策略来实现容错。 1.5 时间、同步与时钟漂移 在缺乏全局时钟的分布式环境中，准确的时间概念至关重要。我们将分析物理时钟的局限性，并详细介绍逻辑时钟模型，包括 Lamport 时间戳和向量时钟，以及它们在确定事件因果关系中的应用。 第二部分：共识算法与状态管理 共识是分布式系统实现数据一致性的核心机制。本部分将详尽分析解决这一问题的关键算法。 2.1 领导者选举与状态机复制 介绍如何在动态变化的集群中，选出一个可靠的领导者（Leader）来协调操作。接着，深入讲解状态机复制（State Machine Replication, SMR）的概念，即所有节点以相同的顺序应用相同的操作日志，从而达到一致性。 2.2 Paxos 算法的深入解析 Paxos 被誉为分布式一致性的奠基石。本书将用详尽的步骤和示例，剖析 Basic Paxos 的提案者、接受者和学习者的角色，理解其保证安全性的方式，并探讨 Multi-Paxos 如何提升其实用性。 2.3 Raft：易于理解的一致性算法 Raft 被设计为比 Paxos 更易于理解和实现。我们将详细拆解 Raft 的三个核心子问题：领导者选举、日志复制和安全保证。通过对实际集群故障场景的模拟，展示 Raft 如何稳定地维护集群状态。 2.4 实用一致性协议：ZAB 协议 探讨 ZooKeeper 中使用的 ZAB（ZooKeeper Atomic Broadcast）协议，理解它在保证事务原子性和顺序性方面的独特设计，以及它如何处理领导者崩溃和网络分区的恢复过程。 第三部分：分布式数据存储与查询 本部分关注如何设计和实现可扩展、高可用的数据存储系统，以应对海量数据和高并发访问。 3.1 分布式事务与两阶段提交（2PC/3PC） 分析如何在多个独立数据库或服务之间实现原子性操作。详细讨论 2PC 协议的阻塞问题，以及 3PC 试图解决的局限性。 3.2 BASE 理论与最终一致性存储 相对于 ACID，许多大规模系统倾向于 BASE（Basically Available, Soft state, Eventually consistent）。本章探讨 NoSQL 数据库如何利用最终一致性来换取更高的可用性和扩展性。 3.3 分布式哈希与数据分区（Sharding） 讨论数据如何分布到集群中。重点分析一致性哈希（Consistent Hashing）技术，以及它在数据迁移、节点增减时的优势，并介绍各种分区策略（如基于范围、基于哈希）。 3.4 分布式事务隔离级别与并发控制 超越单机数据库的隔离级别，探讨分布式快照隔离（Snapshot Isolation）和多版本并发控制（MVCC）在分布式环境中的实现挑战和解决方案。 第四部分：架构模式与工程实践 本部分将理论应用于工程实践，介绍当前主流的分布式系统架构模式和关键技术栈。 4.1 微服务架构与服务发现 讨论从单体应用到微服务架构的演进，分析微服务带来的复杂性（如网络开销、分布式日志）。深入讲解服务注册与发现机制（如 Consul, Eureka），以及客户端负载均衡的策略。 4.2 分布式事务追踪与可观测性 在微服务系统中，追踪一个请求的完整生命周期至关重要。我们将介绍分布式追踪系统（如 Zipkin, Jaeger）的工作原理，以及日志聚合、指标监控（Metrics）在运维中的关键作用。 4.3 消息队列在异步通信中的应用 探讨 Kafka、RabbitMQ 等消息队列如何作为系统间的解耦层，处理流量削峰、异步处理和事件驱动架构。重点分析消息队列的持久化、重复消费和有序性保证。 4.4 弹性与限流设计 介绍如何保护核心服务免受瞬时流量高峰的冲击。详细讲解熔断器（Circuit Breaker）、舱壁模式（Bulkhead）和令牌桶/漏桶限流算法在实际系统中的部署与调优。 结论：迈向自治系统 分布式系统的发展趋势是向着更高的自治性和自我修复能力迈进。本书的最后一章将展望未来，探讨云原生技术（如容器编排 Kubernetes）如何简化分布式应用的部署和管理，以及机器学习在故障预测和资源优化中的潜力。 读者对象： 本书适合具有一定计算机基础知识（包括操作系统、网络基础知识）的软件工程师、系统架构师、研究生以及任何对构建大规模、高可用性软件系统感兴趣的专业人士。 本书特色： 理论与实践并重： 深度剖析 Paxos、Raft 等经典算法，同时结合 Kafka、Kubernetes 等主流技术的工程实践案例。 聚焦高层设计： 避免深入到处理器设计和汇编语言层面，专注于系统间的协调与通信挑战。 面向现代架构： 重点覆盖微服务、事件驱动和云原生背景下的分布式系统设计难题。

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本来想通过 定量方法 来学体系结构 结果去看了看UC berkeley的课程 还是用的这本书 看了berkeley这个课程的作业和项目 我想 我还是先老老实实的夯实基础吧  

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大名鼎鼎的H&R的姊妹篇P&H。 作者从ISA一直讲到CPU，到cache和TLB，一气呵成，没有停顿。 只是有些指令和寄存器结构，得看了后面的附录，才能理解，比如协处理器0。 可以对照着csapp一起看。一本是x86（更准确说是y86），一本是mips。  

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感觉这本书一遍下来并不能看通透,比如第四章的流水线那里,我开始看不下去了. 以下为部分摘抄. 发展趋势:并行的处理方式. 1.4如何衡量机器的性能呢? .cpu时间: 用户cpu时间 系统cpu时间 具体的衡量cpu性能: cpu时间=指令数*cpi*时钟周期 1.5 功耗墙 功耗=负载电容*开...  

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书写得非常好。基本上看完了前六章，看完作者所述计算机指令和关于cpu的叙述后，发现cpu真的很简单，我想这正说明作者的很高水平，由Mips的cpu的主要发明人之一来叙述cpu，确实能够把关于cpu的细节说清楚。比我原先学过的清华郑纬民那本《计算机系统结构》强多了那本书学完之后...  

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哇，最近刚啃完了一本关于数字电路设计的大部头，名字挺晦涩的，什么“逻辑门与布尔代数精解”，但内容真是让人大开眼界。这本书把最底层的电子元件如何组合成复杂的逻辑功能，讲得深入浅出。一开始还担心那些0和1的转换会让人头晕，结果作者用大量的图示和实例，把与非门、或非门这些基础单元如何搭建出加法器、多路选择器这些核心部件的过程，描绘得如同搭乐高积木一样清晰。尤其对组合逻辑和时序逻辑的区分，简直是点睛之笔。以前觉得CPU的运算速度是个玄学，读完后才明白，那背后是无数个精心设计的触发器和寄存器在毫秒间协同工作的结果。作者对时序约束和毛刺处理的讨论非常专业，显示出作者深厚的工程实践经验，绝非纸上谈兵。如果你真的想搞明白一台电子设备是如何从无到有“思考”起来的，这本书绝对是绕不过去的坎。

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我最近在研究嵌入式系统的实时性问题，正好翻阅了一本聚焦于操作系统内核调度的专著，那本书简直就是一本关于“时间艺术”的教科书。它没有过多纠缠于宏观的应用开发，而是将视角拉到了内核层面对进程和中断的调度机制上。书中详尽地剖析了各种调度算法，从最简单的先来先服务，到复杂的优先级抢占、轮转调度，甚至还深入探讨了硬实时系统中的截止时间保证（Deadline Guarantees）。印象最深的是关于上下文切换开销的分析，作者通过对寄存器保存和栈操作的微观剖析，直观地展示了为什么每一次切换都可能带来可测量的延迟。读完后，我对为什么某个低功耗设备会突然“卡住”有了更深刻的理解，那往往是后台某个高优先级任务死锁或者中断处理时间过长导致的。这本书的专业性和严谨性，让它更像是一本研究手册，而不是面向大众的科普读物。

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说实话，我对编程语言的理论基础一直有点敬而远之，直到我遇到了这本关于编译原理的教材。它完全颠覆了我对“翻译代码”的肤浅认知。这本书的叙事风格非常引人入胜，它没有一开始就抛出复杂的语法分析树，而是从词法分析的“模式匹配”讲起，一步步构建起一个完整的编译器框架。特别是对中间代码生成部分的描述，作者引入了一种类汇编的中间语言，详细演示了如何将高级语言的结构（如循环和函数调用）映射到这种低级指令集上。那部分关于数据流分析和寄存器分配的章节，简直是智力上的享受，它揭示了如何榨干底层硬件的每一分性能。这本书不仅仅是告诉你代码是如何被机器执行的，更是教会你如何思考机器的“思维方式”，对于想写出高度优化代码的程序员来说，无异于醍醐灌顶。

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我最近沉迷于研究计算机网络协议栈的实现细节，手里正好有一本专门剖析TCP/IP协议族底层数据包处理流程的经典读物。这本书的视角非常独特，它不是简单地罗列RFC文档的标准，而是将读者带入到网络接口卡（NIC）与操作系统内核交互的第一线。它细致地描述了数据包在从物理层爬升到应用层，以及从应用层下降到物理层的过程中，每一层协议头部是如何被添加和剥离的。书中关于拥塞控制算法（如Cubic和BBR）的仿真和性能对比分析，尤其精彩，让我明白了网络拥塞并非简单的带宽耗尽，而是复杂的反馈机制在起作用。这本书的深度足以让网络工程师感到满足，它把那些我们在应用层习以为常的“网络延迟”和“丢包”问题，追溯到了驱动程序和DMA传输的层面，是一部硬核的网络系统书籍。

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最近手头正在看一本关于大规模并行计算架构的书，它专注于如何设计和管理数千个处理单元协同工作的系统。这本书的重点完全不在于单核的性能优化，而是集中于并行性挖掘和通信开销控制。作者用大量的篇幅讨论了共享内存模型（如OpenMP）和消息传递接口（MPI）的适用场景和陷阱。我尤其欣赏他对缓存一致性协议的讲解，如何通过伪共享和缓存行填充等技术来规避多核系统中的同步延迟。书中还详细分析了几种主流的并行计算范式，比如SIMD和SIMT，并结合实际的GPU编程案例，展示了如何将一个复杂的科学计算问题拆解成可以在数万个线程上同时执行的小任务。这本书的阅读门槛相当高，但对于那些致力于高性能计算和深度学习底层优化的人来说，它提供了至关重要的架构蓝图。

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看了一半，很有收获，以后在详细拜读~

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后面哪部分太底层了，实在看不动。。

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教材，说实话，没仔细看。但是配套的PPT和书绝对是经典，国外的学术水平和态度，略见一斑。

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中断，指令集和外部接口（总线）决定了CPU的功能： 指令集决定（1）操作码，（2）寻址方式，（3）寄存器组； 外部接口（系统总线）决定（4）I/O模块接口，（5）内存模块接口； （6）中断――系统总线和CPU对操作系统的支持类型决定

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果然是牛书，吾辈看起来跟天书一样。。