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出版者:电子工业出版社

作者:William Stallings

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:2003-12-1

价格:42.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787505379053

丛书系列:

图书标签:

• 网络
• 局域网
• 城域网
• 网络技术
• 计算机网络
• 数据通信
• 网络工程
• 网络规划
• 网络安全
• 通信技术
• 网络协议

好的，这是一本关于分布式系统与云计算架构的图书简介，完全不涉及局域网与城域网的内容，并力求详实自然。 --- 书名：《大规模分布式系统架构：从原理到实践的深度解析》 导言：驾驭复杂性的艺术 在当今数字经济的核心，支撑着我们日常所需的一切——从即时通讯到金融交易，从全球内容分发到人工智能训练——的，是一套错综复杂、规模空前的分布式系统。这些系统不再是简单的服务器集群，而是由成千上万个相互协作的节点构成的生命体，它们必须在面对故障、网络延迟和海量并发请求时，依然保持高度的可用性、一致性和性能。 本书《大规模分布式系统架构：从原理到实践的深度解析》，正是为系统架构师、资深开发工程师以及对构建下一代弹性基础设施感兴趣的技术人员而作。我们摒弃了基础的网络拓扑描述，转而深入探讨构建和维护这些庞大系统所必须掌握的核心理论、关键设计模式和前沿工程实践。这不是一本介绍基础协议的书籍，而是一部关于如何设计、实现和优化能够支撑“万亿级”负载的系统的实战指南。 第一部分：分布式系统的基石——理论与一致性模型 本部分将读者带入分布式计算的理论核心，理解我们在设计系统时必须面对的根本性约束和权衡。 1.1 容错性与故障模型 我们首先界定现代系统面临的各类故障——从瞬时停机到拜占庭错误。深入分析了Quorum 机制在多数决策中的应用，以及如何通过冗余（Replication）策略来抵抗硬件和软件的随机失效。详细阐述了CAP 定理的实际意义，并超越了经典的二元对立，探讨在实际工程中如何优雅地处理Pace-of-Conflict (POC) 场景。 1.2 分布式一致性的多维度解析 一致性是分布式系统的灵魂。本书细致剖析了各种一致性模型，远超简单的强一致性。 线性化 (Linearizability)：作为最强的形式，我们探讨了如何使用基于时间戳的同步机制（如TrueTime的理念）来逼近线性化，并讨论其在性能上的代价。 顺序一致性与因果一致性 (Causal Consistency)：重点研究了向量时钟 (Vector Clocks) 的机制，如何高效地追踪操作间的偏序关系，并在无需全局同步的情况下保证用户体验的逻辑连贯性。 最终一致性与冲突解决 (Conflict Resolution)：针对高可用场景，深入分析了CRDTs (Conflict-free Replicated Data Types) 的数学基础与应用，包括各种加法型、操作型和状态型 CRDTs，展示了它们如何在无需协调的情况下实现状态的自动收敛。 1.3 分布式事务与原子性保障 在需要跨越多个服务边界保证操作的完整性时，分布式事务变得至关重要。本书详细对比了两阶段提交 (2PC) 的局限性，重点介绍了三阶段提交 (3PC) 在解决阻塞问题上的改进，以及更现代的Saga 模式和TCC (Try-Confirm-Cancel) 模式在微服务架构中的实际落地，包括补偿事务的幂等性设计。 第二部分：数据存储与高性能复制策略 本部分聚焦于如何将数据高效、可靠地分布到成千上万的节点上，并确保读写操作的性能和一致性达到最佳平衡。 2.1 分布式哈希与数据分区 (Sharding) 我们不再满足于简单的取模分片。本书深入讲解了一致性哈希 (Consistent Hashing) 的原理，以及如何通过虚拟节点 (Virtual Nodes) 机制来优化数据迁移和负载均衡的平滑性。探讨了基于范围的分区 (Range-based Sharding) 与基于列表的分区 (List-based Sharding) 在业务场景中的优劣，并介绍了分片自动重平衡 (Auto-rebalancing) 的工程实现。 2.2 复制技术与日志驱动架构 核心内容围绕状态机复制 (State Machine Replication) 展开。详细剖析了工业界主流的日志复制协议： Raft 协议：从 Leader 选举、日志追加到安全性的数学保证，进行逐条指令的解析，并讨论其在实际工程中如何处理“脑裂”和日志截断问题。 Paxos 协议：以其复杂性著称，本书以一种更容易理解的方式拆解了 Paxos 的提案、接受和学习过程，并展示了 Multi-Paxos 如何演化为实际可用的日志服务。 2.3 分布式数据库与事务处理引擎 针对 NoSQL 和 NewSQL 领域，本书剖析了支撑大规模事务的关键技术： Spanner 架构解析：以 Google Spanner 为案例，阐述了如何通过原子钟和 TrueTime 实现外部一致性 (External Consistency)，这是对传统CAP模型的重大突破。 TiDB/CockroachDB 架构：解析了这些 NewSQL 系统的底层实现，特别是如何利用 Raft 实现数据的高效复制和事务的跨节点串行化 (Serializable) 执行。 第三部分：系统协调、服务发现与资源管理 一个庞大的分布式系统需要一个“大脑”来协调各个组件的行为、管理配置和处理服务间的通信。 3.1 分布式协调服务（Zookeeper/etcd）的内部机制 深入探究了 etcd 的设计，它如何利用 Raft 协议作为配置中心、服务注册表和分布式锁管理器。重点讨论了分布式锁的正确实现（如何利用租约和心跳机制避免死锁）以及Leader 选举的健壮性。 3.2 弹性负载均衡与流量控制 我们讨论了超越 OSI 第二层的四层和七层负载均衡的差异。详述了 L7 负载均衡器（如 Nginx, Envoy）如何利用请求路径感知 (Path Awareness) 和连接池管理来优化后端服务间的流量分布。并介绍限流 (Rate Limiting) 算法，如令牌桶 (Token Bucket) 和漏桶 (Leaky Bucket) 在不同场景下的应用。 3.3 分布式调度与资源隔离 本部分关注如何高效利用物理资源。全面解析了 Kubernetes (K8s) 的核心组件：Scheduler 调度器（如 Filter/Scoring 机制）、Controller Manager 的控制循环，以及 cgroups/namespaces 提供的底层隔离技术。讨论了如何设计自定义的调度策略以满足 AI 训练或批处理任务的特殊需求。 第四部分：性能优化、可观测性与混沌工程 构建了系统之后，如何确保它持续高效运行，并且能够在故障发生时迅速定位问题，是架构师的日常挑战。 4.1 分布式追踪与日志聚合 详述了 OpenTracing/OpenTelemetry 的标准，以及如何利用 Zipkin 或 Jaeger 追踪跨越数十个微服务的请求路径。讲解了日志的结构化采集（如 ELK Stack 的数据流）和上下文关联 (Correlation ID) 在故障排查中的关键作用。 4.2 性能瓶颈分析与内存管理 针对分布式缓存（如 Redis Cluster）和分布式消息队列（如 Kafka），深入分析了其内存布局、内存屏障和I/O 模型的选择（如 Linux 的 AIO 与 io_uring）。重点讲解了延迟的尾部效应 (Tail Latency)，并介绍了如何通过预留资源和批量处理来压平 P99 延迟。 4.3 混沌工程 (Chaos Engineering) 实践 本书倡导主动发现系统弱点。详细介绍了混沌工程的原理、实验设计方法（如定义假设、设计实验、确定恢复机制）。以 Netflix 的 Chaos Monkey 和 Simian Army 为模型，指导读者如何在预发布或生产环境中，安全、受控地注入故障，以验证系统的弹性设计。 结语 《大规模分布式系统架构》旨在提供一个全面、深入且注重工程实践的蓝图，帮助读者理解和掌握现代互联网基础设施的复杂性与精妙之处。掌握这些知识，您将有能力设计出在任何规模下都能保持稳定和高效的下一代服务。

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这本书在叙事风格上，有一种独特的魅力，它似乎更倾向于用一种历史发展的眼光来看待网络技术的演进，而不是仅仅停留在当前的技术快照上。在介绍一些经典的网络协议时，作者会穿插介绍其产生的时代背景和解决的痛点，这使得我对这些协议的设计哲学有了更深层次的理解，而不是单纯地记住其工作流程。例如，在讨论IP协议的演变时，作者回顾了早期网络对地址空间的需求限制，以及IPv6的设计初衷，这种宏大的叙事视角，让冰冷的技术代码充满了人文色彩。此外，书中对未来网络趋势的展望部分，虽然不作为核心内容，但也提供了很多富有启发性的观点，比如对SDN（软件定义网络）的简要介绍和其对未来网络架构的颠覆性潜力，这使得这本书不仅是回顾过去，更是指向未来。总而言之，它提供的知识不仅是技能树上的一个分支，更是一张引领我探索更广阔网络世界的航海图。

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说实话，这本书在网络安全和管理策略这块的讨论，深度和广度都超出了我的预期。我原以为它会像很多同类书籍一样，仅仅是泛泛地提一下防火墙和简单的访问控制列表，但令人惊喜的是，它深入剖析了更前沿的威胁模型和防御机制。书中花了大量篇幅去探讨DDoS攻击的原理及其防御措施，那种从攻击者视角出发的分析，让我对潜在的风险有了更立体的认识。尤其让我印象深刻的是，作者详细介绍了如何利用日志分析工具来追踪异常流量，并提供了一套完整的事件响应流程。这种实战化的内容，对于那些已经掌握了基础知识，正在寻求提升网络运维和安全管理能力的专业人士来说，无疑是一份宝藏。阅读过程中，我不断地停下来，对照我目前工作环境中可能存在的漏洞进行反思，甚至尝试在自己的测试环境中模拟书中提到的某些安全配置，这种互动式的学习体验，极大地增强了知识的吸收效率。

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这部关于网络技术的书籍，我感觉它在对基础概念的阐述上颇有心得，特别是对于初学者来说，那些关于OSI七层模型和TCP/IP协议栈的讲解，简直是如沐春风。作者似乎非常懂得如何用生动形象的类比来解释那些枯燥的技术细节，比如，当谈到数据如何在网络中传输时，那种比喻方式让我这个刚接触这个领域的人一下子就抓住了核心要点。我记得书中有一章专门讲了不同类型的网络拓扑结构，从星型到环型再到网状，每种结构图的绘制和性能分析都清晰明了，让人能直观地感受到不同结构在实际应用中的优劣势。而且，作者并没有止步于理论，还穿插了大量的实际案例分析，比如一个小型办公室如何搭建一个可靠的网络环境，这对于我这种想把学到的知识应用到实践中的人来说，无疑是极具价值的参考。总的来说，这本书构建了一个扎实的基础知识框架，为后续深入学习打下了坚实的基石，阅读体验非常流畅，没有那种被复杂术语淹没的挫败感，更像是在一位经验丰富的工程师的带领下进行一次精心设计的导览。

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这本书的排版和内容组织方式，体现出一种对读者体验的极高重视。我注意到，章节之间的逻辑衔接非常紧密，知识点的递进也掌握得恰到好处，不会让人有跳跃感或重复感。比如，在讲解路由协议时，它先从最基础的距离矢量协议讲起，然后逐步过渡到链路状态协议，最后甚至还涉及到一些高级的策略路由和BGP的宏观概念，整个过程就像剥洋葱一样，层层深入，清晰可见。更为难得的是，书中对各种网络设备的配置示例，都提供了详尽的步骤和详细的注释，这些“干货”式的代码块，对于我们这些需要动手配置设备的人来说，简直是省去了无数次查阅官方手册的麻烦。它不是那种高高在上的理论说教，而是像一本实用的工具手册，随时可以翻阅，随时可以应用，而且每次重温都能发现一些之前因经验不足而忽略的细微之处，这种经得起推敲的深度，是很多教材难以比拟的。

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我个人对书中关于网络故障诊断的部分非常赞赏。很多网络书籍在讲到故障排除时，往往只是提供一个清单式的流程，缺乏对底层原理的深入挖掘。而这本书则完全不同，它把故障诊断视为一门科学，强调的是“像侦探一样思考”。作者详细介绍了如何利用`ping`、`traceroute`、`netstat`等经典工具，结合系统内核的运行状态，来定位问题的根源。特别是书中关于延迟和丢包分析的章节，不仅解释了这些现象可能的原因（如拥塞、硬件错误、配置错误），还提供了量化分析的指标和方法。我记得有一个案例分析，是关于一个看似随机的网络断续问题，书中通过分析ARP缓存的异常行为，最终定位到了一个配置错误的交换机端口，这个细致入微的分析过程，极大地提升了我对复杂网络问题的排查思路和信心。这本书成功地将“是什么问题”和“为什么发生”紧密地结合在了一起。

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