分布式計算：原理，算法與係統 [Distributed Computing Principles,Algorithms,and Systems] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 剋謝姆卡雅尼（Kshemkalyani A.D.） 著，餘宏亮，張鼕艷 譯

圖書標籤:

• 分布式計算
• 並行計算
• 算法
• 係統設計
• 雲計算
• 大數據
• 計算機科學
• 網絡
• 集群計算
• 理論基礎

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040324563

版次：1

商品編碼：11045519

包裝：平裝

外文名稱：Distributed Computing Principles,Algorithms,and Systems

開本：16開

齣版時間：2012-06-01

用紙：膠版紙

頁數：629

字數：840000

正文

內容簡介

分布式計算是指由計算機網絡連接的多處理平颱的各種形式的計算、信息訪問與信息交換。《分布式計算：原理、算法與係統》覆蓋瞭分布式計算中的理論、算法以及係統方麵的基本原理和模型。兼顧理論的廣度與深度，注重實際，包括瞭互斥、死鎖檢測、認證和失效恢復等常見問題。算法經過認真選擇，描述清晰，使用簡單的解釋和圖錶來說明算法。對於有重大影響的新興主題，例如P2P網絡和網絡安全，也包括在本書中。
《分布式計算：原理、算法與係統》涵蓋瞭最新的算法、大量的圖解以及豐富的示例和習題，將有助於電子與計算機工程和計算機科學等專業研究生學習該課程，數據網絡及傳感器網絡等方麵的科研丁作者也可參考使用。

作者簡介

Ajay D．Kshemkalyani，伊利諾伊大學計算機科學係副教授。1 991年獲俄亥俄州立大學計算機與信息科學博士學位，1999年獲得美國國傢科學基金會的CAREER奬。IEEE高級會員。研究領域包括分布式計算、算法、計算機網絡和並行係統。現任Computer Networks編輯委員會委員。
Mukesh Singhal，肯塔基大學計算機科學係教授，Gartner Group Endowed主席。1986年獲馬裏蘭大學計算機科學博士學位。IEEE Fellow，於2003年獲IEEE技術成就奬。 現任IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems及IEEE Transactions on Computers編輯委員會委員。研究領域包括分布式係統、計算機網絡、無綫及移動計算係統、性能評價和計算機安全等。

內頁插圖

精彩書評

“本書比較適閤於進行分布式係統的教學以及加深相關工程人員對分布式係統原理的理解。由於現在市麵上有關分布式算法方麵的書還很少，而與係統相結閤方麵就更少瞭。因此，建議翻譯本書，方便相關的學生、研究人員與工程技術人麵參考。”
——清華大學 鄭緯民

目錄

第一章 引言
1.1 定義
1.2 與計算機係統部件的關係
1.3 動機
1.4 與並行多處理器／多計算機係統的關係
1.4.1 並行係統的特性
1.4.2 nynn的分類法
1.4.3 耦閤、並行、並發及粒度
1.5 消息傳遞係統與共享內存係統的對比
1.5.1 在共享內存的係統上仿真消息傳遞
1.5.2 在消息傳遞係統上仿真共享內存
1.6 分布式通信的原語
1.6.1 阻塞／非阻塞，同步／異步原語
1.6.2 處理器同步性
1.6.3 庫與標準
1.7 同步與異步執行
1.7.1 通過同步係統仿真異步係統
1.7.2 通過異步係統仿真同步係統
1.7.3 仿真
1.8 設計主題與挑戰
1.8.1 從係統角度看分布式係統的挑戰
1.8.2 分布式計算中的算法挑戰
1.8.3 分布式計算的應用以及更新的挑戰
1.9 關於主題的選擇與覆蓋
1.10 本章小結
1.11 習題
1.12 參考文獻說明
參考文獻
第二章 分布式計算模型
2.1 分布式程序
2.2 分布式運行模型
2.3 通信網絡模型
2.4 分布式係統的全局狀態
2.4.1 全局狀態
2.5 分布式計算的運行分割
2.6 事件的過去和未來錐麵
2.7 進程通信模型
2.8 本章小結
2.9 習題
2.10 參考文獻說明
參考文獻
第三章 邏輯時間
3.1 引言
3.2 邏輯時鍾框架
3.2.1 定義
3.2.2 實現邏輯時鍾
3.3 標量時間
3.3.1 定義
3.3.2 基本性質
3.4 嚮量時間
3.4.1 定義
3.4.2 基本性質
3.4.3 有關嚮量時鍾的大小
3.5 嚮量時鍾的有效實現
3.5.1 Singhal-Kshemkalyani的差量技術
3.5.2 Fowler-Zwaenepoel的直接依賴技術
3.6 Jard-jourdan的自適應技術
3.7 矩陣時間
3.7.1 定義
……
第四章 記錄全局狀態與快照算法
第五章 術語和基本算法
第六章 消息序與組通信
第七章 終止檢測
第八章 知識推理
第九章 分布式互斥算法
第十章 死鎖檢測
第十一章 全局謂詞的檢測
第十二章 分布式共享內存
第十三章 檢查點和捲迴恢復
第十四章 共識和協定算法
第十五章 失效檢測
第十六章 分布式係統中的驗證
第十七章 自穩定
第十八章 對等計算及覆蓋網絡
索引

《分布式計算：原理，算法與係統》—— 探索計算的無限邊界 在這個信息爆炸、萬物互聯的時代，單體計算能力已逐漸顯露齣其局限性。為瞭應對日益增長的數據體量、不斷攀升的計算需求以及對係統可靠性、可擴展性和高性能的極緻追求，分布式計算應運而生，並以前所未有的速度滲透到我們生活的方方麵麵。從支撐全球互聯網服務的龐大基礎設施，到驅動前沿科學研究的海量數據處理，再到賦能人工智能的深度學習模型訓練，分布式計算正深刻地重塑著我們解決復雜問題的能力。 《分布式計算：原理，算法與係統》並非一本淺嘗輒止的入門讀物，它是一本深入探索分布式計算核心奧秘的權威著作，旨在為讀者構建一個係統、全麵且深入的知識體係。本書不僅僅停留在概念的介紹，更著力於揭示分布式係統背後驅動的底層原理、解決核心挑戰的精巧算法，以及構建健壯、高效係統的實際設計與實現。它是一扇通往分布式計算世界的窗口，引導讀者理解並掌握構建下一代計算係統的關鍵知識。 本書內容梗概 本書的核心在於其三個相互關聯、層層遞進的組成部分：原理（Principles）、算法（Algorithms） 和 係統（Systems）。 第一部分：分布式計算的基石——原理（Principles） 在踏入紛繁復雜的分布式算法和係統設計之前，理解分布式計算的基本原理至關重要。這一部分將深入剖析分布式環境所固有的挑戰與特性，為後續的學習奠定堅實的基礎。 分布式係統的基本屬性與模型： 我們將從分布式係統的定義齣發，探討其區彆於集中式係統的關鍵特徵，例如並發性、無共享性、異步性、局部故障以及對網絡延遲和可靠性的固有依賴。我們將介紹不同的分布式係統模型，如客戶端-服務器模型、對等模型、多層模型等，並分析它們各自的適用場景與優缺點。 通信與同步： 分布式係統中，節點間的有效通信是協調和協作的基礎。本節將深入探討消息傳遞機製，包括同步與異步通信、可靠與不可靠通信、點對點與廣播通信等。更重要的是，我們將研究分布式同步這一核心難題，包括時鍾同步（如NTP協議）、邏輯時鍾（如Lamport時間戳、嚮量時鍾）的設計與應用，以及它們在解決事件順序、因果關係等問題中的作用。 一緻性與共識： 在分布式環境中，保證數據的一緻性是許多應用場景的關鍵要求。我們將詳細闡述不同級彆的一緻性模型，如強一緻性、順序一緻性、因果一緻性、最終一緻性等，並分析它們之間的權衡。隨後，本書將深入探討分布式共識問題，這是分布式係統中最為核心和睏難的問題之一。我們將詳細介紹拜占庭容錯（BFT）的概念，以及Paxos、Raft等經典的共識算法，剖析它們如何能夠在存在節點故障和網絡延遲的情況下，達成對係統狀態的統一決策。 故障與容錯： 分布式係統的一個重要特徵是局部故障的普遍存在。本節將分析各種類型的故障，包括節點故障（崩潰、拜占庭故障）、網絡故障（丟包、延遲、分區）等，並探討如何設計容錯機製來提高係統的可用性和健壯性。我們將介紹冗餘、檢測與恢復、冪等性等容錯策略。 可擴展性與性能： 隨著數據量和用戶規模的增長，分布式係統的可擴展性變得尤為重要。本節將討論水平擴展與垂直擴展的差異，以及如何通過負載均衡、分片、復製等技術來提升係統的吞吐量和響應速度。同時，也將關注分布式係統在性能優化方麵的各種考量。 第二部分：應對挑戰的利器——算法（Algorithms） 在理解瞭分布式計算的基本原理後，本書將聚焦於解決分布式係統中各種核心挑戰的經典與現代算法。這些算法是構建高效、可靠分布式係統的基石。 分布式查找與路由： 在大規模分布式係統中，如何高效地定位資源或數據至關重要。本節將介紹各種分布式查找算法，如DHT（分布式哈希錶）模型中的Chord、Pastry、Kademlia等，以及它們在P2P網絡中的應用。我們還將探討分布式路由協議，例如RIP、OSPF、BGP等，它們如何指導數據包在網絡中高效傳輸。 分布式事務與一緻性控製： 許多分布式應用需要跨多個節點執行事務，並保證數據的一緻性。本節將深入探討分布式事務的概念、兩階段提交（2PC）和三階段提交（3PC）等協議，分析它們的優缺點以及在實際應用中的局限性。同時，也將介紹與一緻性算法（如Raft）結閤的事務處理方法。 分布式調度與資源管理： 在分布式係統中，如何有效地分配和管理計算資源，以最大化吞吐量、最小化延遲是關鍵問題。本節將介紹各種分布式調度算法，例如任務調度、作業調度，以及它們在Hadoop、Kubernetes等係統中的實現。 分布式數據結構與存儲： 隨著大數據時代的到來，分布式數據結構和存儲方案成為研究熱點。本節將介紹分布式哈希錶、分布式集閤、分布式隊列等數據結構，以及它們在各種分布式數據庫和緩存係統中的應用。 分布式圖算法： 圖計算在科學研究、社交網絡分析、推薦係統等領域扮演著重要角色。本節將介紹一些經典的分布式圖算法，如PageRank、分布式最短路徑算法等，以及它們在大規模圖數據處理中的優化與實現。 分布式機器學習算法： 機器學習的快速發展離不開分布式計算的支持。本節將介紹一些分布式機器學習算法，如分布式梯度下降、分布式模型訓練等，以及它們在處理海量訓練數據時的效率提升。 第三部分：落地生根的實踐——係統（Systems） 理論的構建最終需要迴歸到實際係統的設計與實現。本部分將結閤前兩部分的內容，深入探討當前主流分布式係統的架構、設計理念與關鍵技術。 分布式文件係統： 瞭解HDFS（Hadoop Distributed File System）等分布式文件係統的設計原理，包括其分塊存儲、元數據管理、數據復製與容錯機製，以及它們如何支持大規模數據分析。 分布式數據庫： 深入研究NoSQL數據庫（如Cassandra, MongoDB, Redis Cluster）和NewSQL數據庫（如Google Spanner, CockroachDB）的設計理念，理解它們如何通過不同的數據模型、一緻性協議和分區策略來滿足不同的應用需求。 消息隊列與流處理係統： 探討Kafka, RabbitMQ, Pulsar等分布式消息隊列的架構與核心特性，以及Spark Streaming, Flink等流處理係統如何實現近乎實時的海量數據處理。 分布式協調服務： 剖析ZooKeeper, etcd等分布式協調服務的原理與作用，理解它們如何在分布式係統中提供配置管理、命名服務、分布式鎖等關鍵功能。 容器化與集群管理： 介紹Docker等容器技術如何簡化分布式應用的部署與管理，以及Kubernetes等容器編排平颱如何實現分布式集群的自動化部署、擴展和管理。 分布式事務與一緻性實現： 結閤實際係統，探討如Google Spanner等係統是如何通過Paxos/Raft共識算法和分布式事務協議來實現跨區域強一緻性的。 雲原生與微服務架構： 討論分布式計算在現代雲原生和微服務架構中的地位，以及如何利用分布式技術構建彈性、可伸縮、易於維護的應用程序。 安全與隱私： 在分布式環境中，安全與隱私問題愈發突齣。本書將探討分布式係統的安全挑戰，如身份認證、訪問控製、數據加密等，以及相關的安全設計原則。 本書的獨特價值 《分布式計算：原理，算法與係統》的獨特價值在於其理論深度與實踐廣度的完美結閤。它不僅梳理瞭分布式計算領域數十年來沉澱的經典理論和算法，更緊密追蹤瞭最新的技術發展趨勢，涵蓋瞭從 foundational principles 到 cutting-edge systems 的全方位知識。 循序漸進的邏輯結構： 本書遵循從原理到算法再到係統的邏輯順序，確保讀者能夠逐步構建起對分布式計算的深刻理解，避免瞭概念上的混亂和知識點的跳躍。 詳實嚴謹的理論闡述： 對於每一個原理和算法，本書都進行瞭嚴謹的數學建模和邏輯推導，力求讓讀者不僅知其然，更知其所以然。 精選的經典與前沿案例： 書中穿插瞭對大量知名分布式係統的案例分析，例如Hadoop生態、Kubernetes、Cassandra、Kafka等，通過實際係統的解析，幫助讀者將抽象的理論知識具象化。 麵嚮未來的視野： 本書關注的不僅僅是當前已成熟的技術，更對未來分布式計算的發展方嚮進行瞭前瞻性的探討，為讀者在這一快速發展的領域中保持領先地位提供指引。 目標讀者 本書適閤以下人群： 計算機科學與技術專業的學生： 作為分布式計算課程的重點參考書，幫助學生建立紮實的理論基礎，為未來的學習和研究打下堅實基礎。 軟件工程師與係統架構師： 希望深入理解分布式係統設計與實現原理，提升構建高可用、高性能、可擴展係統的能力。 數據科學傢與機器學習工程師： 需要瞭解分布式計算如何支撐海量數據的處理與機器學習模型的訓練。 對分布式計算感興趣的任何技術人員： 希望係統性地學習分布式計算的知識，理解現代互聯網基礎設施背後的運行機製。 《分布式計算：原理，算法與係統》是一本值得反復研讀的案頭必備之作，它將幫助您駕馭分布式計算的復雜性，解鎖計算的無限潛能，為構建下一代智能、互聯的世界貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，色調沉穩，一眼就能感受到它所蘊含的深度。翻開目錄，首先映入眼簾的是一連串引人入勝的章節標題，從基礎的概念模型，到復雜的並發控製，再到不同類型的分布式係統架構，無不涵蓋瞭分布式計算領域的方方麵麵。我對其中關於“一緻性模型”的介紹尤為感興趣，這部分似乎深入剖析瞭CAP定理、Paxos、Raft等經典算法，解釋瞭它們如何在保證數據一緻性的同時，權衡可用性和分區容錯性。我一直對如何在海量數據和高並發場景下維護數據準確性感到好奇，這本書的理論框架，特彆是關於分布式事務和共識機製的講解，應該能夠提供清晰的思路和堅實的理論基礎。我期待它能幫助我理解不同一緻性模型之間的權衡，以及在實際應用中如何選擇最適閤的方案，從而避免數據不一緻帶來的潛在風險。這本書不僅僅是一本技術手冊，更像是一次探索分布式世界奧秘的旅程，每一章都像是一個待解的謎題，等待著我去一一攻破。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書的第一感覺是它的厚重，厚到足以讓我在漫長的學習過程中與之為伴。我特彆關注瞭關於“分布式數據庫”的章節，因為我目前的工作就涉及到如何設計和優化分布式存儲係統。這本書似乎詳細闡述瞭關係型分布式數據庫和NoSQL數據庫在架構設計上的差異，以及它們各自的優缺點。我對它關於數據分片、復製策略、查詢優化等方麵的論述充滿瞭期待。例如，它是否會講解如何有效地進行數據分片，以平衡負載並提高查詢效率？在數據復製方麵，書中是否會探討主從復製、多主復製以及無主復製等不同模式，並分析它們的容錯能力和一緻性保證？此外，對於NoSQL數據庫，例如鍵值存儲、列族存儲、文檔數據庫和圖數據庫，書中是否會對其數據模型、查詢語言和適用場景進行深入的分析？我相信，通過對這些內容的學習，我能夠更深刻地理解分布式數據庫的底層原理，從而在實際工作中做齣更明智的設計決策，構建齣更具可擴展性和魯棒性的數據存儲解決方案。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格我非常喜歡，既有學術的嚴謹，又不失錶達的流暢。我尤其期待它在“分布式並發控製”這一部分的內容，因為在實際的分布式係統中，多綫程、多進程之間的交互以及資源共享常常是棘手的難題。書中關於鎖機製、事務隔離級彆、死鎖檢測與避免等方麵的闡述，應該能夠提供係統性的解決方案。我很好奇它會如何講解分布式鎖的設計和實現，這涉及到如何在多個節點之間協調對共享資源的訪問，以及如何防止競態條件和活鎖。此外，對於分布式事務，書中是否會深入探討兩階段提交（2PC）和三階段提交（3PC）等協議，並分析它們的優缺點以及在實際應用中的局限性？我對如何確保在分布式環境下，即使發生網絡分區或節點故障，也能保持數據的一緻性和係統的可靠性充滿瞭疑問，這本書的這部分內容無疑會是我的重點攻讀對象，希望能藉此來提升我對復雜並發場景的處理能力。

評分☆☆☆☆☆

從目錄來看，這本書的內容組織非常有邏輯性，循序漸進。我尤其對其中關於“分布式消息隊列”的章節充滿期待，因為在微服務架構中，消息隊列扮演著至關重要的角色，它能夠實現係統間的異步通信和解耦。我希望書中能夠深入講解消息隊列的原理，例如發布/訂閱模式、點對點模式，以及不同消息隊列（如Kafka、RabbitMQ）的實現細節和性能特點。它是否會探討消息持久化、消息順序性保證、消息去重以及如何處理消息積壓等問題？同時，我對書中關於消息隊列在分布式係統中的應用場景，例如事件驅動架構、任務調度以及數據管道構建等方麵的闡述非常感興趣。我相信，對這部分內容的深入學習，將幫助我更好地理解和設計基於消息隊列的分布式係統，提升係統的可伸縮性、魯棒性和實時性，為構建高效的分布式應用提供有力支持。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖給我留下瞭深刻的印象，清晰的圖錶使得復雜的概念變得易於理解。我特彆看重它關於“分布式係統容錯性”的探討，這是分布式係統設計的核心挑戰之一。我期待書中能詳細介紹各種容錯技術，例如冗餘、備份、心顫檢測（heartbeat detection）以及故障恢復機製。它是否會深入分析不同程度的故障，比如節點故障、網絡延遲、消息丟失等，並提供相應的應對策略？對於如何構建能夠抵禦單點故障的係統，書中是否會提供具體的架構模式和設計原則？我尤其對如何實現優雅降級和快速恢復感興趣，這涉及到如何在故障發生時，最小化對用戶體驗的影響，並盡快恢復服務的可用性。我相信，通過學習這部分內容，我能夠更全麵地認識分布式係統的脆弱性，並掌握構建高可用、高可靠性係統的關鍵技術，從而在麵對不可避免的故障時，能夠從容應對。

評分☆☆☆☆☆

快遞很快，書知識蠻多，不適閤入門學習

評分☆☆☆☆☆

看啊看啊看啊看啊看啊看啊

評分☆☆☆☆☆

本人在這個領域做工作，需要這樣的指導書。

評分☆☆☆☆☆

書很不錯，快遞給力，可靠

評分☆☆☆☆☆

買的是新書，結果收到的書跟二手貨一樣，沒有塑料膜包裝，有灰塵還有摺痕，

評分☆☆☆☆☆

分布式計算的經典書籍，內容沒得說，分布式的方方麵麵都有涉及。

評分☆☆☆☆☆

給公司買的 東西挺好 慢慢看呢~

評分☆☆☆☆☆

分布式計算：原理，算法與係統

評分☆☆☆☆☆

還沒有看，老公買的，希望對他有幫助