分布式多处理机控制系统 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:224

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出版时间:1998-5

价格:18.50元

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isbn号码:9787560313184

丛书系列:

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• 分布式系统
• 多处理器
• 控制系统
• 并行处理
• 实时系统
• 嵌入式系统
• 计算机体系结构
• 工业控制
• 自动化
• 高性能计算

《并发执行系统设计与优化》 本书深入探讨了构建高效、可靠的并发执行系统的核心原理、关键技术以及实践方法。在当今多核处理器、分布式计算以及并行处理日益普及的时代，理解并掌握并发执行系统的设计与优化至关重要。本书旨在为读者提供一个全面而深入的学习平台，无论是初学者还是经验丰富的工程师，都能从中获益。 核心概念与理论基础 本书首先从最基础的概念入手，清晰地阐述了并发（Concurrency）与并行（Parallelism）的区别，以及它们在现代计算中的重要性。我们将深入剖析线程（Threads）与进程（Processes）的工作机制，包括它们的创建、调度、同步和通信。读者将了解上下文切换（Context Switching）的代价，以及如何通过合理的线程模型来最小化性能损耗。 接着，本书将聚焦于并发执行中不可避免的挑战——竞态条件（Race Conditions）和死锁（Deadlocks）。我们将详细讲解如何识别这些问题，并介绍多种行之有效的解决方案，如互斥锁（Mutexes）、信号量（Semaphores）、条件变量（Condition Variables）以及读写锁（Read-Write Locks）。每种同步原语的适用场景、优缺点以及最佳实践都将一一呈现。 高性能并发设计模式 为了构建高性能的并发系统，理解和运用成熟的设计模式是必不可少的。本书将系统性地介绍一系列在并发编程领域广受推崇的设计模式，例如： 生产者-消费者模式（Producer-Consumer Pattern）：如何安全有效地管理共享缓冲区，实现数据流的解耦和异步处理。 读写锁模式（Reader-Writer Lock Pattern）：如何在读多写少的数据结构上实现高效并发访问，避免不必要的锁争用。 线程池模式（Thread Pool Pattern）：如何管理一组可重用的工作线程，避免频繁创建和销毁线程带来的开销，提高系统吞吐量。 管道-过滤器模式（Pipes and Filters Pattern）：如何将复杂的任务分解为一系列独立处理单元，并通过数据流连接，实现模块化和可组合性。 Actor模型（Actor Model）：一种高度并发和分布式的计算模型，强调消息传递和状态隔离，尤其适用于构建响应式系统。 本书将通过大量的代码示例和图示，生动地展示这些模式的实现方式和应用场景，帮助读者将理论知识转化为实际的编程技能。 并发编程语言与工具 除了理论和模式，本书还将重点介绍主流编程语言中支持并发执行的特性和库。我们将深入研究Java中的`java.util.concurrent`包，Python中的`threading`和`multiprocessing`模块，C++中的`std::thread`和STL并发容器。对于更底层的并发控制，如原子操作（Atomic Operations）和无锁数据结构（Lock-Free Data Structures），也将进行详细的讲解。 此外，本书还将介绍用于调试和分析并发程序的工具，包括但不限于： 调试器：如何使用GDB、Visual Studio Debugger等工具定位并发程序中的错误。 性能分析器：如何利用JProfiler、Valgrind等工具检测性能瓶颈和锁争用。 静态分析工具：如何使用FindBugs、Clang-Tidy等工具在编译阶段发现潜在的并发问题。 分布式并发挑战与解决方案 随着计算规模的扩大，分布式环境下的并发控制成为新的焦点。本书将探讨分布式并发所面临的独特挑战，例如： 分布式一致性（Distributed Consistency）：在多个节点上维护数据的一致性，探讨CAP定理及其在实际系统中的权衡。 分布式事务（Distributed Transactions）：如何在跨越多个独立计算资源的事务中保证原子性、一致性、隔离性和持久性。 分布式锁（Distributed Locks）：在分布式系统中实现对共享资源的互斥访问，介绍ZooKeeper、etcd等分布式协调服务。 我们将介绍分布式事务的常见协议，如两阶段提交（Two-Phase Commit, 2PC）及其变种，以及如何在高可用和可扩展性之间取得平衡。 面向未来的并发计算 本书的最后部分将展望并发计算的未来发展方向，包括： 异步编程（Asynchronous Programming）：通过事件驱动、协程（Coroutines）等技术，实现更高效的I/O密集型任务处理。 函数式编程与并发：探讨函数式编程范式如何简化并发程序的编写，减少副作用和状态管理。 GPU计算与并行处理：简要介绍GPU作为强大的并行计算平台，以及CUDA、OpenCL等相关技术。 《并发执行系统设计与优化》不仅是一本技术手册，更是一次深入探索高性能、高可靠并发系统构建之旅。通过本书的学习，读者将能够自信地驾驭复杂的并发环境，设计出更强大、更具竞争力的软件系统。

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这套书简直是为我量身定做的！我最近一直在深入研究微服务架构下的数据一致性问题，特别是那种需要跨多个独立数据库进行事务保证的场景。市面上很多书籍要么过于理论化，推导公式比实际案例多得多，看得人云里扬生；要么就是太偏向于某一特定商业产品，写得像产品手册，缺乏底层原理的剖析。这本书的结构设计非常巧妙，它从最基础的共识算法（比如Paxos和Raft的深入对比）讲起，逐步过渡到更复杂的两阶段提交（2PC）和三阶段提交（3PC）在分布式环境下的性能瓶颈与优化策略。我尤其欣赏作者在处理“活锁”和“死锁”问题时的那种务实态度，他们不仅解释了问题成因，还提供了几种基于时间戳和版本号的无锁化解决方案，这些方案在实际项目中经过了验证，非常具有指导意义。读完前三章，我对CAP理论在实际设计决策中的权衡有了全新的认识，不再是死记硬背的ABC，而是理解了在特定业务需求下，如何有意识地牺牲部分特性以换取更高的可用性和分区容错性。对于那些在生产环境中与分布式事务作斗争的架构师和高级工程师来说，这本书绝对是案头必备的“武功秘籍”。

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我对系统可靠性和容错机制的研究兴趣由来已久，这本书为我提供了一个非常系统化的视角来审视“故障”这件事。它将故障分析提升到了一个工程艺术的层面，不再是简单地堆砌冗余。作者提出了一个非常实用的“故障预算（Failure Budget）”模型，这个模型将系统可用性量化，并指导我们在设计和运维中做出权衡。书中对隔离技术（Isolation Techniques）的分类和阐述极其精妙，从传统的进程隔离、内存隔离，到容器化的命名空间和控制组（cgroups）的应用，再到更底层的硬件虚拟化隔离，形成了一个完整的知识体系。我尤其喜欢作者对“优雅降级”策略的论述，它不仅仅是技术层面的实现，更融入了用户体验的考量。例如，在一个大型推荐系统中，当某个依赖的服务出现暂时性延迟时，系统如何快速切换到预先计算好的次优结果集，而不是直接返回错误，这种对系统韧性的培养，是这本书带给我最宝贵的财富。这本书的价值在于，它教导我们如何设计一个“能够容忍错误”的系统，而非“试图避免所有错误”的乌托邦。

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说实话，我买这本书的时候是带着一点点怀疑的，毕竟“控制系统”这个词汇听起来有点老派，我担心内容会停留在传统的PLC或SCADA层面。但翻开之后，我立刻被它对现代异构计算环境的洞察力所折服。这本书的视野非常开阔，它不仅仅关注于CPU与内存的调度，更把GPU、FPGA乃至新型的类脑芯片的资源协同纳入了考量范畴。作者对“任务粒度”的划分进行了极其细致的探讨，这一点在我目前负责的实时仿真项目中至关重要。传统的操作系统调度策略在面对需要低延迟、高吞吐的混合工作负载时显得力不从心，这本书深入剖析了基于时间触发和事件触发混合调度的优势，并提供了一套用软件定义的方式来动态调整调度策略的框架。书中引用的那些关于缓存一致性协议在多核处理器间通信的案例分析，简直是教科书级别的精彩，特别是对于非一致性缓存模型下的数据同步机制的探讨，非常硬核。这本书绝对不是给初学者的入门读物，它更像是一本面向领域专家的深度参考手册，能帮你把那些“玄学”的性能波动，用严谨的数学和工程模型给解释清楚。

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作为一名资深的网络工程师，我一直认为高性能网络是构建任何大规模分布式系统的基石。这本书在这方面的覆盖广度与深度都令人印象深刻。它并没有仅仅停留在TCP/IP协议栈的描述上，而是直接跳跃到了用户态网络栈的构建。作者详尽地介绍了DPDK（Data Plane Development Kit）的核心概念，包括零拷贝（Zero-Copy）技术如何最大程度地减少数据包在内核和用户空间之间的搬运次数，以及如何利用Huge Pages来优化TLB命中率。更让我受益匪浅的是关于负载均衡算法的讨论，书中不仅对比了传统的轮询和最少连接，还深入分析了基于流的哈希算法（如Maglev Hashing）在保证会话一致性方面的优势。关于拥塞控制的章节也写得非常棒，从经典的TCP Reno到现代的BBR算法，作者清晰地阐述了它们背后的反馈机制和目标函数，这使得我们能够根据不同的网络环境选择最合适的拥塞控制策略。这本书为我们理解和构建下一代超大规模数据中心网络提供了坚实的理论和实践基础。

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我是一个痴迷于底层硬件与软件交互的极客，这本书满足了我对系统编程的终极幻想。它没有浪费笔墨在空泛的哲学讨论上，而是直接切入了操作系统的内核层面对“并行”与“并发”的管理细节。最让我惊喜的是关于I/O 模型的阐述，从阻塞/非阻塞到异步I/O（AIO）的演进脉络清晰可见，特别是对`io_uring`这种新一代I/O接口的深度挖掘，简直是点睛之笔。作者不仅展示了如何用它来构造高性能的网络服务，更重要的是，他揭示了`io_uring`底层如何绕过内核栈，实现更少的上下文切换和数据拷贝，这对于优化延迟敏感型应用至关重要。书中还穿插了大量的汇编级代码片段，展示了原子操作和内存屏障是如何在硬件层面保证数据可见性的，这对于编写健壮的无锁数据结构至关重要。读完这部分内容，我感觉自己对现代处理器流水线的工作方式和内存访问模式的理解提升到了一个新的高度，简直像是获得了“透视眼”，能看到程序执行时数据在各个层级存储器间的流动轨迹。

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