Algorithms and Protocols for Wireless, Mobile Ad Hoc Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Boukerche, Azzedine 编

出品人:

页数:496

译者:

出版时间:2008-11

价格:983.00元

装帧:

isbn号码:9780470383582

丛书系列:

图书标签:

• 无线网络
• 移动自组织网络
• 算法
• 协议
• 路由
• 安全
• 性能分析
• MAC
• 网络协议
• 无线通信

好的，这是一份关于《现代分布式系统设计与实现》的详细图书简介，内容旨在深入探讨现代计算环境中分布式系统的核心理论、架构模式以及前沿实践，完全不涉及您提供的无线和移动Ad Hoc网络主题。 --- 现代分布式系统设计与实现 导言：迈向高可用、可扩展的数字基石 在当今由云计算、大数据和物联网驱动的数字时代，单一服务器已无法满足对性能、可靠性和规模的近乎无限的需求。现代技术基础设施的基石——分布式系统——正在以前所未有的速度演进。本书《现代分布式系统设计与实现》并非一本理论的空中楼阁，而是一本面向实践的指南，旨在为系统架构师、高级工程师和研究生提供一套全面、深入的知识体系，用以构建、部署和维护下一代大规模、高弹性的分布式应用。 我们生活在一个持续在线、要求毫秒级响应的世界。银行交易、全球内容分发、社交媒体互动乃至自动驾驶决策，无一不依赖于数百甚至数千台机器的协同工作。理解分布式系统的复杂性——从网络分区到时钟漂移，从一致性模型的权衡到故障恢复策略——是构建健壮系统的先决条件。 本书将带领读者穿越分布式计算的“巴别塔”，从最基础的原理出发，逐步深入到当前工业界最前沿的实践案例和技术选型。我们摒弃了对特定框架的狭隘聚焦，转而关注那些跨越所有技术栈的、永恒不变的设计原则和权衡取舍。 第一部分：基石与范式——理解分布式系统的本质挑战 本部分专注于奠定坚实的理论基础，帮助读者建立对分布式系统核心难题的深刻理解。 第一章：分布式系统的基本概念与挑战 本章首先明确定义了分布式系统的核心目标：正确性、可用性、性能和可扩展性。我们将详尽探讨区分分布式系统的关键挑战，包括： 延迟与带宽限制： 深入分析网络拓扑对系统性能的根本影响。 并发控制的复杂性： 如何在高并发环境下保证数据操作的原子性和隔离性。 不可靠的通信： 理解“网络分区”的必然性，并引入FLP（Fischer, Lynch, Paterson）不可靠性结论，为后续一致性协议的学习奠定基础。 部分失效与故障模型： 区分瞬时故障、拜占庭错误以及持久性故障，并引入更贴近现实的故障检测机制，例如心跳机制与超时设置。 第二章：时间、顺序与全局状态的悖论 在没有中央时钟的系统中，如何定义“先后”成为一个深刻的问题。本章将聚焦于如何构建一个可信的“顺序”概念： 逻辑时钟的诞生： 详细剖析兰波特的逻辑时钟（Lamport Timestamps）如何提供偏序关系，以及其局限性。 向量时钟与因果关系： 深入研究向量时钟如何捕获事件间的因果依赖，并在冲突检测中扮演的角色。 精确时间与同步： 探讨真实时间（Real-Time）的同步问题，包括NTP的原理与局限性，以及谷歌Spanner中TrueTime等原子钟技术的架构设计思路。 全局快照与一致性检查点： 介绍Chandy-Lamport算法，用于在系统运行过程中捕获一致的全局状态，这对于调试和恢复至关重要。 第三章：CAP理论的深度解读与实践权衡 CAP（一致性、可用性、分区容错性）理论是分布式设计中的“灯塔”。本章将超越教科书的简单表述： 理论的精确界定： 澄清CAP理论的适用场景——它指的是在发生网络分区时，系统必须选择C或A，而非在所有情况下。 一致性的多维视图： 详细区分强一致性（Linearizability）、顺序一致性（Sequential Consistency）与因果一致性（Causal Consistency）的性能和编程模型差异。 可用性的量化： 讨论服务等级协议（SLA）中可用性的计算方式，以及如何通过冗余和快速故障转移来提升可用性指标。 实践中的“侧翼”： 引入PACELC扩展模型，探讨在无分区（P=False）或分区发生后恢复（LC）阶段的额外权衡，引导读者进行基于业务需求的精确设计。 第二部分：共识、复制与数据持久化 分布式系统的核心任务是确保数据在多个副本之间保持一致和持久。本部分是关于“达成共识”的圣经。 第四章：拜占庭前的和平——基于FLP的强一致性共识协议 本章集中讨论如何在存在有限数量故障（但不涉及恶意行为）的情况下，让所有非故障节点就一个单一的数值达成一致。 Raft协议的结构化学习： 深入解析Raft协议的三大核心职能：领导者选举（Leader Election）、日志复制（Log Replication）和安全性（Safety）。我们将详细分析“任期（Term）”机制如何防止脑裂，以及日志索引如何保证一致性。 Paxos的理论深度： 对经典Paxos（单值Paxos）进行细致的解构，理解提议者（Proposer）、接受者（Acceptor）和学习者（Learner）的角色，以及其实现中的“活锁”问题。 多值Paxos与状态机复制（SMR）： 阐述如何将一致性协议应用于通用状态机复制，这是构建高可用数据库和消息队列的基础。 第五章：容忍恶意行为——拜占庭容错（BFT） 当系统面对不可信节点或恶意攻击者时，传统的共识协议将失效。本章探索更强大的容错机制： 拜占庭将军问题的核心： 阐述为何需要$3f+1$个节点来容忍$f$个恶意节点。 PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）的运作： 详解PBFT的预准备、准备、提交三阶段协议，以及如何通过视图变更（View Change）来应对恶意领导者。 区块链中的BFT变体： 简要对比传统BFT与区块链（如Tendermint）中采用的BFT变体的设计哲学和效率考量。 第六章：数据复制策略与一致性保证 数据持久化不仅仅是写入磁盘，更是管理多个数据副本的艺术。 主从复制与多主复制： 分析主从架构（Primary-Backup）的简单性和局限性，并对比多主（Multi-Primary）架构在写入扩展性方面的优势与冲突解决的难度。 Quorum机制的精妙： 深入探讨读写Quorum（$W+R > N$）如何保证线性一致性，并分析最优的Quorum大小配置对延迟和吞吐量的影响。 冲突复制数据类型（CRDTs）： 介绍CRDTs作为一种无需协调的、最终一致性的解决方案，如何实现在高度去中心化场景下的数据合并，尤其适用于移动和边缘计算场景。 第三部分：大规模架构与系统实践 理论必须落地为高效的系统。本部分关注在实际生产环境中将分布式理论转化为可操作架构的技术。 第七章：分布式事务与数据流控制 在服务化（Microservices）架构下，跨越多个独立服务的事务管理成为核心难题。 ACID的分布式挑战： 重新审视分布式环境下的原子性（Atomicity）和隔离性（Isolation）。 两阶段提交（2PC）的局限性与“阻塞”问题： 详细分析2PC在网络分区下的致命弱点。 Saga模式的崛起： 深入讲解Saga模式如何通过补偿事务（Compensating Transactions）实现业务层面的最终一致性，并对比基于事件驱动的Saga实现路径。 TCC（Try-Confirm-Cancel）模型： 探讨TCC在资源预留场景下的优势，以及它对服务契约的严格要求。 第八章：分布式存储系统架构解析 本章剖析当前主流存储系统的底层设计选择。 一致性哈希（Consistent Hashing）： 讲解一致性哈希环如何最小化节点增减对数据分布的影响，以及虚拟节点（Virtual Nodes）的应用。 NoSQL数据库的分类与选型： 分析键值存储（如Redis Cluster）、列族数据库（如Cassandra）和文档数据库的设计哲学，重点讨论它们各自对CAP理论的选择倾向。 NewSQL的融合之路： 探讨CockroachDB、TiDB等NewSQL系统如何利用分布式共识协议（如Raft）来提供分布式事务和强一致性，试图兼得OLTP的性能与ACID的保证。 第九章：服务发现、负载均衡与弹性设计 系统的动态性要求组件能够快速定位彼此并应对压力。 服务注册与发现： 深入分析客户端发现（Client-Side Discovery）与服务端发现（Server-Side Discovery）的优缺点，并探讨Consul、etcd等组件如何作为可靠的配置中心和注册表。 负载均衡的层次： 从L4（如IPVS）到L7（如Envoy Proxy）的负载均衡技术演进，重点分析请求感知路由和请求重试策略。 熔断与限流： 详细阐述Hystrix模型中的熔断器（Circuit Breaker）原理，如何通过统计错误率主动隔离故障服务，以及令牌桶/漏桶算法在全局限流中的应用。 结语：面向未来的分布式系统思维 本书的最终目标是培养读者一种分布式思维（Distributed Mindset）。成功的设计者不仅要知道如何使用某个框架，更要知道该框架背后的技术决策是如何权衡取舍的结果。 在本书的最后，我们将展望下一代系统的趋势：Serverless架构下的状态管理、边缘计算中的数据同步挑战，以及人工智能如何辅助分布式系统的自适应调优。学习分布式系统，就是学习如何在不确定性中构建确定性，在复杂性中寻找优雅的平衡点。掌握这些原则，您将有能力驾驭任何规模的现代计算挑战。

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