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出版者:北京希望电脑公司

作者:魏建华

出品人:

页数:378

译者:

出版时间:2003-4-1

价格:36.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787894981332

丛书系列:

图书标签:

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图书简介：深入理解现代网络架构与高性能计算实践 图书名称： 现代网络架构与高性能计算实践指南 作者： [此处留空，表示本书由多位资深工程师合作撰写] 出版社： [此处留空，代表一家专注于技术前沿的专业出版社] --- 前言：数字时代的基石与挑战 在当今信息爆炸的时代，我们对计算能力和网络速度的要求达到了前所未有的高度。从支撑全球数亿用户的云服务，到驱动前沿科学研究的超级计算机集群，底层的基础设施决定了技术的上限。然而，随着摩尔定律的放缓和数据量的激增，传统的架构设计方法正面临严峻的挑战。如何构建一个既能提供极高吞吐量、又具备低延迟特性的网络环境？如何高效地调度海量计算资源，榨干每一分硬件潜力？ 《现代网络架构与高性能计算实践指南》正是在这样的背景下应运而生。本书并非关注某一个特定软件工具的使用手册，而是聚焦于理解和构建支撑现代数字化世界的核心原理、设计哲学和前沿技术栈。它旨在为网络工程师、系统架构师、高性能计算（HPC）开发者以及对底层技术有浓厚兴趣的读者，提供一套系统化、可落地的知识体系。 第一部分：下一代网络架构的演进与重构 本部分深入剖析了传统TCP/IP协议栈的局限性，并全面介绍了为应对数据中心和边缘计算需求而兴起的创新网络技术。 第一章：数据中心网络（DCN）的拓扑革命 本章从Clos架构的演变讲起，详细解析了Fat-Tree、Leaf-Spine等主流DCN拓扑的构建原则、路由选择算法（如ECMP的优化应用）以及如何通过无阻塞设计来最大化东西向流量的效率。我们讨论了如何利用分层交换机和叠盒技术，在保证可扩展性的同时，有效控制部署成本。 第二章：拥抱无连接的世界：RDMA与RoCE 理解远程直接内存访问（RDMA）是构建低延迟系统的关键。本章系统阐述了RDMA的核心机制，包括用户态协议栈的优势、InfiniBand的生态系统，以及如何将RDMA技术无缝集成到标准的以太网环境（RoCEv2）中。重点分析了如何利用硬件卸载（Offload）技术，显著降低CPU开销，实现纳秒级的内存传输。 第三章：软件定义网络（SDN）与网络功能虚拟化（NFV） 软件定义网络不再是概念，而是现代网络运维的标配。本章详细介绍了SDN的控制平面与数据平面的分离模型，OpenFlow协议的实现细节，以及如何利用P4语言进行可编程数据平面设计。同时，NFV的引入如何改变了防火墙、负载均衡器等网络服务的部署模式，实现了资源的弹性伸缩和集中管理。 第四章：面向5G与边缘计算的传输优化 随着边缘计算的兴起，数据传输路径的优化变得至关重要。本章探讨了QUIC协议（基于UDP的可靠传输）在消除队头阻塞和加速TLS握手方面的优势。此外，还分析了时间敏感网络（TSN）在工业互联网场景中的应用，确保关键业务流的确定性延迟。 第二部分：高性能计算（HPC）的底层优化与加速 高性能计算的核心在于如何将软件算法与硬件特性紧密耦合，以最小的时间完成最大量的计算任务。本部分聚焦于现代并行计算模型、内存层级结构优化以及异构计算的编程范式。 第五章：现代多核处理器架构深入解析 本章超越了基本的CPU介绍，深入探讨了乱序执行、分支预测、缓存一致性协议（如MESI/MOESI）的内部工作原理。重点讲解了如何通过指令集的向量化（SIMD）和内存访问模式优化，编写出真正发挥现代处理器性能的软件。 第六章：MPI与OpenMP：并行编程范式的选择与调优 MPI（消息传递接口）和OpenMP（共享内存并行）是HPC领域的两大支柱。本章不仅教授基础语法，更侧重于高级应用：如何设计高效的通信拓扑（如Ring、Torus），如何避免死锁，以及如何利用OpenMP的并行区域与同步机制来优化线程间的数据共享和伪共享问题。 第七章：GPU异构计算的编程模型与性能瓶颈 GPU已成为深度学习和科学计算的主力。本章以CUDA/OpenCL为核心，详细讲解了GPU的线程层次结构（Grid、Block、Thread）、内存模型（全局、共享、寄存器）的差异。重点指导读者识别和解决常见的性能瓶颈，如内存合并访问（Coalesced Access）和核函数调度延迟。 第八章：大规模作业调度系统与资源管理 在集群环境中，高效的作业调度至关重要。本章详细剖析了Slurm、LSF等主流调度器的核心组件（如作业队列、分区管理、资源预留）。讨论了如何编写高效的作业脚本，如何利用容器技术（如Singularity/Apptainer）来确保计算环境的一致性，从而实现工作流的稳定、可重复执行。 第九章：高性能文件系统与数据I/O优化 计算速度再快，如果I/O跟不上，一切都是徒劳。本章全面评估了Lustre、GPFS（Spectrum Scale）等并行文件系统的架构、元数据服务器（MDS）与对象存储服务器（OSS）的交互机制。强调了面向HPC工作负载的I/O策略，包括大块读写、异步I/O的使用，以及如何通过缓存层优化来缓解存储压力。 总结：构建未来计算基础设施的蓝图 本书内容涵盖了从物理网络层到抽象应用层的一系列关键技术。它要求读者具备扎实的计算机基础，并愿意深入到技术实现的细节中去探索。通过系统学习本书内容，读者将能够从容应对现代云原生环境、大规模数据处理集群以及下一代科学计算平台所提出的复杂挑战，为构建更加快速、可靠和智能的数字世界奠定坚实的技术基础。

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除了核心的内容之外，本书在配套资源的组织上，也展现了极高的专业素养。随书附带的光盘（或者说，作者提供的下载链接，在这个数字时代更符合实际情况）内容组织得井井有条，分类明确，包含了所有教程中用到的项目文件、素材包以及一些额外的脚本示例。更令人称道的是，这些资源文件都保持了极高的同步性，我无需担心因为版本差异而导致示例无法运行的问题。很多技术书籍的素材文件往往杂乱无章，或者缺少关键文件，导致读者跟着做时总是卡在中间。但这本书的配套材料做到了真正的“开箱即用”，这极大地保证了学习路径的完整性和连续性。这种对细节的关注，体现了作者对整个学习生态的系统性思考，确保了读者能够从头到尾，顺畅无阻地完成所有实践环节，从而真正将理论知识转化为实操技能。

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当我真正开始阅读内文时，那种阅读的流畅感立刻抓住了我。我注意到作者在讲解每一个概念时，总是不遗余力地提供大量的实例和比喻。这绝不是那种干巴巴地罗列术语和函数说明的教科书式写作。举个例子，在介绍到某个复杂逻辑构建时，作者没有直接抛出代码，而是先用一个非常贴近日常生活的场景来类比，比如搭建一个复杂的连锁反应装置，这样一来，原本抽象的编程思维瞬间具象化了，使得初学者也能迅速抓住核心的运作原理。而且，书中的图文配合简直是教科书级别的示范。那些插图，无论是流程图还是界面截图，都极其精细，标注清晰到位，分辨率高得让人惊叹，完全没有那种低质量印刷品常见的模糊不清的问题。这种对细节的执着，极大地降低了视觉上的学习成本，真正做到了“所见即所得”的教学效果。

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这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，那种略带磨砂质感的封面，拿在手里沉甸甸的，一看就是用心制作的精品。我尤其欣赏封面上那种简洁却富有设计感的排版，色彩的搭配也十分考究，不是那种市面上常见的花哨设计，而是透露着一种专业和稳重，让人还没翻开内页，就已经对其中内容的深度和严谨性抱有了很高的期待。书脊的字体选择也十分大气，即使是放在书架上，也显得格外有格调。不过，我得说，初次拿到手的时候，我还有点担心，这么一本看起来如此“高冷”的专业书籍，内容会不会过于晦涩难懂？毕竟，很多技术类书籍往往为了追求深度而牺牲了读者的友好度。但我翻开目录后，这种顾虑就烟消云散了。排版布局非常清晰，章节的划分逻辑性极强，大纲挈领地勾勒出了一个完整的学习路径，这种对读者学习体验的尊重，在技术手册中是相当难得的，让人感觉作者不仅是专家，更是一位优秀的教育者，深谙如何引导新手逐步深入。

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在学习过程中，我发现作者的叙述风格非常独特，带着一种冷静而又充满激情的专业人士的口吻。他很少使用夸张的形容词来赞美软件的功能，而是用严谨的逻辑和清晰的步骤来展示其强大的能力。这种克制感反而更具说服力。在处理那些容易引起混淆的知识点时，作者往往会设置一个“常见误区”或“陷阱提示”的模块，用醒目的颜色或特殊的标记区分出来。我个人特别喜欢这种主动预判读者困难点的设计。例如，在某一个交互动画的制作流程中，作者特别指出：“很多初学者会在这里错误地将时间轴设置为循环，这会导致内存泄漏的假象。”这种直接点破障碍的做法，极大地节省了我自己摸索和试错的时间，让我感觉自己不是在孤军奋战，而是有一位经验丰富的导师在身边实时指导，这种陪伴感在纯文字教程中是极其宝贵的体验。

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这本书的深度和广度，我认为是其最大的亮点之一，它完美地平衡了基础入门与高级应用的鸿沟。很多教程往往停留在浅尝辄止的层面，满足不了资深用户的需求；而另一些则上来就要求读者具备深厚的背景知识。然而，这本教材的处理方式非常高明。它在前半部分搭建了坚实的基础地基，确保即便是零基础的读者也能跟上步伐，理解软件的基本操作逻辑和设计哲学。但最精彩的是后半部分，它没有止步于基础功能演示，而是深入探讨了一些高级调试技巧、性能优化策略，甚至触及到了底层架构的一些设计考量。特别是关于资源管理和内存释放的那几章，内容翔实，提供了多种实战场景下的解决方案，这些内容往往是其他同类书籍中缺失的“干货”，体现了作者深厚的实战经验和对软件性能的极致追求。

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