系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书 [Systems Programming： Designing and Developing Distributed Applications] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] 理查德·约翰·安东尼 著，张常有，封筠 等 译

图书标签:

• 系统编程
• 分布式系统
• 网络编程
• 并发编程
• 操作系统
• 计算机科学
• 应用开发
• 设计模式
• 软件工程
• 微服务

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111582564

版次：1

商品编码：12269032

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： 计算机科学丛书

外文名称：Systems Programming： Designing and Developing Distributed Applications

开本：16开

出版时间：2017-11

编辑推荐

　　《系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书》特色
　　·四个视角，一套体系。从“进程、通信、资源、体系结构”四个视角建立全局观，以系统思维打破学科界限，将计算机网络、操作系统、分布式系统、软件工程等单一专业的知识集成起来.从底层基础到顶层架构，透彻讲解分布式应用的开发方法，培养系统设计能力。
　　·教学右方，实践有道。主案例井字棋游戏贯穿所有视角，最后两个综合案例融会全书知识，深度探索应用开发的全生命周期，特别强调系统的“透明性”。每个视角都包含精心设计的实践活动，操作方法、仿真工具、结果分析皆细致清晰，全方位提升实践教学质量。
　　·免费教辅，自主进阶。Workberlch软件专为《系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书》打造，可进行调度算法、TCP协议和死锁等仿真实验，动态呈现系统的复杂特性。其配置灵活且无需编写底层代码的特点，适合不同层次的读者定制个性化学习进度，此外，还提供C++、Java、C#三种语言的示例代码。

内容简介

　　《系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书》用系统思维讲解分布式应用的设计与开发，以“进程、通信、资源、体系结构”四个视角为核心，跨越不同学科的界限，强调系统透明性。《系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书》在实践教学方面尤为独到：既有贯穿各章的大型游戏案例，又有探究不同系统特性的课内仿真实验；不仅提供步骤详尽的方法指导，而且免费提供专为《系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书》开发的Workbench仿真工具和源代码。
　　《系统编程：分布式应用的设计与开发/计算机科学丛书》自成体系的风格和配置灵活的实验工具可满足不同层次的教学需求，适合作为面向实践的分布式系统课程的教材，也适合从事分布式应用开发的技术人员自学。

作者简介

　　理查德·约翰·安东尼（Richard John Anthony）博士，毕业于英国约克大学计算机专业，拥有20多年的教育教学和技术研发经验。现任教于格林威治大学计算与信息系统系。还曾作为技术顾问和系统开发人员从事商业项目的研发和管理工作。
　　
　　张常有博士，毕业于北京理工大学计算机专业。现任中国科学院软件研究所研究员，主要研究方向为并行与分布式系统、智能信息网络等。

内页插图

目录

出版者的话
译者序
前言

第1章 绪论
1．1 基本原理
1．1．1 计算机科学的传统讲授方法
1．1．2 本书采用的系统方法
1．2 网络和分布式系统在现代计算中的重要性——简明历史回顾
1．3 分布式系统简介
1．3．1 分布式系统的优势和挑战
1．3．2 分布的本质
1．3．3 分布式应用程序的软件体系结构
1．3．4 分布式系统与应用的质量度量指标
1．3．5 透明性简介
1．4 案例研究简介
1．4．1 主案例研究（分布式游戏）
1．4．2 附加案例研究
1．5 教辅材料和练习简介
1．6 交互式教学工具Workbench套件
1．7 示例代码和相关练习

第2章 进程视角
2．1 基本原理和概述
2．2 进程
2．2．1 基本概念
2．2．2 创建进程
2．3 进程调度
2．4 实时系统调度
2．5 在现代操作系统中使用的特定调度算法及其变体
2．6 进程间通信
2．7 线程：导论
2．7．1 一般概念
2．7．2 线程实现
2．7．3 线程调度方法
2．7．4 同步（顺序的）与异步（并发的）线程操作
2．7．5 线程带来的额外复杂性
2．7．6 多线程IPC举例
2．8 操作系统的其他角色
2．9 程序中使用定时器
2．10 进程视角的透明性
2．11 进程视角的案例研究
2．11．1 调度要求
2．11．2 定时器的使用
2．11．3 多线程需求
2．11．4 IPC、端口和套接字
2．12 章末练习
2．12．1 问题
2．12．2 基于Workbench的练习
2．12．3 编程练习
2．12．4 章末问题答案
2．12．5 本章活动列表
2．12．6 配套资源列表

第3章 通信视角
3．1 基本原理和概述
3．2 通信视角
3．3 通信技术
3．3．1 单向通信
3．3．2 请求-应答通信
3．3．3 双向数据传输
3．3．4 寻址方法
3．3．5 远程过程调用
3．3．6 远程方法调用
3．4 通信的分层模型
……

第4章 资源视角
第5章 体系结构视角
第6章 分布式系统
第7章 案例研究：融会贯通
索引

前言/序言

　　本书全面讲解分布式应用程序的设计和开发，主要强调多组件系统的通信特性，以及系统设计与底层操作系统、网络、协议等行为的相互影响方式。
　　当前，商业乃至全社会对分布式系统和应用日益依赖。对于有能力设计优质解决方案的训练有素的工程师而言，其需求也在同步增长。这需要高超的设计技能和优秀的实现技术。同样，工程师们更愿意让应用程序以全局方式使用系统资源，并受控于宿主系统的整体配置和行为表现。
　　本书采用综合的方法，讲解了多门传统的计算机科学学科，包括操作系统、网络、分布式系统、编程等，并将需要的背景和理论以多种运行案例形式置入应用程序和系统环境中。这本书是多维的，它具有问题剖析的风格，并通过分布式应用程序用例的开发，实现了理论基础与实战之间的平衡。
　　通过穿插的实践活动，读者在阅读中真正体验了书本内容、实验操作和模拟执行。在这些实践环节中，系统的动态特性以生动的方式呈现，可以传达更多信息，让系统的复杂特性变得容易理解。大多数配套实验和模拟是用户可配置的，以支持“假设”探究，留给读者深入理解的机会。实践性编程的挑战涵盖系统的诸多方面，包括构建完整的分布式应用程序。本书提供了文档齐全的示例源代码以及清晰的任务指南，通过扩展示例代码来添加功能并构建系统，使这些挑战变得易于教学。初衷和目标
　　分布式应用程序的设计与开发是计算机科学领域中的交叉课题。从根本上说，它基于的概念和机制抽取自几门传统的核心学科方向，包括计算机网络、操作系统、分布式系统（理论而非开发）以及软件工程。目前，绝大多数高质量教材只关注单一学科方向，有传统意义上划定的清晰范围边界。它们多数在风格和方法上以理论为主。
　　编写本书初期，我已讲授了多年分布式应用这门面向实践的课程，很清楚没有一本教材能以实践为中心，全面讲解分布式应用程序的设计和开发这一主题。实际上，我当时想要的是一本指导书，既用作我自己课程的主教材，也能为其他喜欢的人所使用。我也曾想有一本能被我的学生读懂的书。学生是多样性群体，他们的学习经验不同，自信心也有强有弱。我曾想，用一本书来鼓励那些在软件工程方面刚刚起步的人，同时，也能满足那些期望更高挑战的、较有经验的学习者的需要。我的课程强调理论与实践相结合，教学工作开展13年来，效果良好，并深受学生喜爱。有时，在讨论课程配套教材缺乏可用性时，学生们建议我自己直接在这门课程的基础上编写一本。
　　本书内容填补了一项清晰定义的空白。它是一本综合性教程，以“自成体系”方式讲述了多种底层概念，以便读者能在领会跨系统全局的同时，理解关键基础理论，并能在支撑实践活动中进行探索。这全部源自“自成体系”。就这一点而论，本书区别于其他主流教材。传统教材倾向于专注单一的传统主题领域，更侧重理论性基础教学。
　　本书专门用于讲授以“理论与实践相结合”为重点的分布式应用程序设计课程。本书主要聚焦于应用程序开发，以及为确保高质量教学效果而必需的支撑知识。这种组织方式使得本书能自然地连接计算机科学的相关领域。它没有尝试像传统方式一样组织教材（例如，仅关注网络或者操作系统），也没有试图囊括该领域尽可能宽广的内容（传统教材往往如此）。相反，它提供了横跨这些学科的非常重要的集成。本书的主要设计专注于易于教学，基于示例程序来阐述分布式系统和应用的关键特性，同时基于案例研究、互动教学工具和实践活动来展开细节讨论。主要目的是便于读者理解基于套接字应用的实际示例程序，进而起步开发他们自己的应用程序，并以此作为与书本阅读同步的指导性环节。
　　本书的理论方面和大部分实践方面具备跨语言的可移植性，但其实现方面有语义上的语言依赖性。为尽可能易于学习，部分示例代码采用了3种流行的编程语言：C++、Java和C≠}。
　　附加资源代码库内容丰富，包括各种课内实例的示例程序代码和章末编程任务的示例方案，以及全部三个案例研究的完整源代码。
　　附加资源还包括作者搭建的教学工具Workbench套装的特定版本。这个工具可用于课内活动，也可用于不同主题的独立研究或导师指导下的科学探索，或者用于给课堂教学或实验项目注人活力。Workbench的灵感源自对以逼真且易理解的方式表现系统动态特性方面的需求，曾经尝试用一系列静态图表讲授调度（一个包含更多动态特性的例子）的教师，一定能体会到静态方法的局限性。静态方法在表达动态行为所能展现的真正含义方面存在困难。Workbench专门为克服系统动态性和复杂性教学方面的局限性而设计，支持用户自行配置具体实验和模拟，涵盖了网络、分布式系统和操作系统领域的很多不同内容。每章都包含相应的实践活动，引导读者在实践学习和基础理论概念之间建立联系。
　　本书非常强调针对核心理论的有指导的实践探索，使其既适合用作自学教程，又适合用作课程的辅助教材。

《深入理解操作系统：原理、实践与性能优化》 简介 在当今飞速发展的数字时代，软件的强大和复杂性与日俱增。从运行在我们掌心的智能手机到支撑全球经济运行的庞大数据中心，一切都离不开操作系统的底层支持。而对操作系统内核工作机制的深刻理解，则是每一位有志于构建高效、稳定、可扩展软件的工程师的必经之路。《深入理解操作系统：原理、实践与性能优化》正是这样一本旨在带领读者穿越操作系统复杂而迷人的世界，揭示其核心原理，掌握实用开发技巧，并提供性能调优策略的权威指南。 本书不同于市面上许多偏重于概念介绍的操作系统书籍，它将理论与实践紧密结合，通过深入剖析Linux内核的实际代码和设计模式，让读者不仅能理解“是什么”，更能明白“为什么”以及“如何做”。我们将从最基础的进程管理和内存管理出发，逐步深入到文件系统、设备驱动、网络协议栈以及系统调用的实现细节。每一个章节都力求深入浅出，以清晰的逻辑和丰富的示例，帮助读者构建起对操作系统整体架构和关键组件的全面认识。 本书特色与内容概览： 一、 扎实的理论根基与系统性讲解： 本书将带领读者系统地学习操作系统的核心概念，并在此基础上进行深入的探讨。 进程与线程管理： 我们将详细讲解进程的生命周期、状态转换、进程调度算法（如CFS、SCHED_FIFO、SCHED_RR等）的原理与实现，以及线程模型（用户级线程、内核级线程）的优劣。通过分析Linux内核中与进程和线程相关的关键数据结构（如`task_struct`）和调度器逻辑，读者将能够理解CPU时间是如何被高效分配的，以及如何通过调整调度策略来优化应用程序的响应速度和吞吐量。 内存管理： 内存是计算机的宝贵资源，操作系统的内存管理是其核心功能之一。本书将深入讲解虚拟内存的概念，包括页表、地址翻译、页面置换算法（如LRU、LFU）、内存映射（mmap）等。我们将剖析Linux内核的内存分配器（如slab、slub）的工作原理，以及如何利用大页（Huge Pages）和NUMA（Non-Uniform Memory Access）架构来提升内存访问性能。理解内存管理机制对于编写高效的代码、避免内存泄漏以及优化程序性能至关重要。 文件系统： 文件系统是应用程序与持久化存储交互的桥梁。本书将详细介绍文件系统的基本概念，如inode、目录项、超级块等，并深入分析Linux主流文件系统（如Ext4、XFS、Btrfs）的设计与实现。我们将探讨文件缓存（Page Cache）、回写（Writeback）等机制，以及如何通过调整文件系统参数来优化I/O性能。此外，还会涉及文件系统的日志（Journaling）功能，确保数据的一致性和可靠性。 设备驱动与I/O模型： 操作系统需要管理各种硬件设备。本书将介绍设备驱动的基本架构，以及Linux内核中处理I/O的几种主要模型，包括阻塞I/O、非阻塞I/O、I/O复用（select, poll, epoll）、异步I/O（AIO）等。我们将通过分析内核中常见的设备驱动（如块设备、字符设备）的编写方法，以及I/O子系统的调度和排队机制，帮助读者理解硬件交互的底层细节，并学会编写高效的I/O处理代码。 系统调用与用户空间/内核空间交互： 系统调用是用户空间程序请求操作系统服务的接口。本书将详细讲解系统调用的工作流程，包括上下文切换、参数传递、陷阱（trap）机制等。我们将深入分析Linux系统调用表（syscall table）的设计，以及如何通过ptrace等工具进行系统调用级别的调试。理解这一机制是掌握程序与操作系统之间交互的关键。 进程间通信（IPC）： 现代应用往往需要多个进程协同工作。本书将详细介绍多种进程间通信机制，包括管道（pipe）、消息队列（message queue）、共享内存（shared memory）、信号量（semaphore）、套接字（socket）等，并分析它们在Linux中的具体实现和性能特点。读者将学习如何选择最适合特定场景的IPC方式，并理解它们在并发编程中的重要作用。 多线程与同步机制： 在多核时代，并发编程是提升程序性能的关键。本书将深入讲解多线程编程模型，以及多线程环境下的同步问题，如竞态条件（race condition）、死锁（deadlock）等。我们将重点介绍Linux提供的同步原语，如互斥锁（mutex）、读写锁（rwlock）、自旋锁（spinlock）、条件变量（condition variable）等，并分析它们的适用场景和性能开销。 网络协议栈： TCP/IP协议栈是现代网络通信的基石。本书将深入剖析Linux内核中TCP/IP协议栈的实现，包括套接字API、TCP三次握手与四次挥手、拥塞控制、流量控制等关键环节。我们将分析内核中与网络相关的关键数据结构（如socket buffer, sk_buff）和处理流程，帮助读者理解网络通信的底层原理。 二、 实践导向的Linux内核剖析： 本书的最大亮点在于其“实践导向”的理念。我们将不回避复杂的细节，而是通过直接分析Linux内核源码中的关键部分，来验证和深化理论知识。 源码级分析： 对于每一个核心概念，我们都会引用和讲解相关的Linux内核源码片段。例如，在讲解进程调度时，我们将直接展示调度器代码的实现；在讲解内存管理时，我们将分析页表和内存分配器的代码。 示例程序与实验： 大量的示例程序将贯穿全书，这些程序涵盖了从简单的系统调用演示到复杂的并发和网络编程。读者可以动手运行、修改和调试这些程序，从而获得第一手的实践经验。我们还会提供一些实验指导，鼓励读者在虚拟机环境中探索和验证操作系统的行为。 性能调优与故障排查： 理解操作系统的工作原理，最终是为了编写出更优化的软件。本书将提供丰富的性能调优技巧，包括如何识别性能瓶颈、如何选择合适的系统调用、如何优化内存使用、如何调整内核参数等。此外，我们还将介绍常用的系统性能分析工具（如`perf`、`strace`、`gdb`），并讲解如何利用它们来诊断和解决实际问题。 三、 目标读者： 本书适合以下人群： 计算机科学与技术、软件工程等相关专业的学生： 为其打下坚实的操作系统理论基础，为未来的深入学习和研究奠定基础。 初中级系统软件工程师： 帮助他们深入理解系统底层的运行机制，提升开发效率和代码质量。 对操作系统原理充满好奇的开发者： 满足他们探究计算机核心技术的好奇心，拓展技术视野。 需要进行高性能计算、分布式系统开发或嵌入式系统开发的工程师： 掌握操作系统的高级特性和优化方法，以应对更复杂的挑战。 总结： 《深入理解操作系统：原理、实践与性能优化》是一本集理论深度、实践广度与前沿性于一体的操作系统学习圣经。它不仅仅是一本书，更是一次引领读者深入操作系统核心的旅程。通过本书，您将不再满足于“知道是什么”，而是真正理解“为什么”和“如何做”，从而成为一名更优秀、更具洞察力的软件工程师。掌握了操作系统的精髓，您将能够驾驭更复杂的系统，构建更强大的应用，在日新月异的技术浪潮中保持领先。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当简洁，但其中蕴含的知识深度却让人无法忽视。封面上“系统编程”这几个字，本身就暗示着这是一本深入计算机底层、探究程序如何与操作系统交互的著作。而“分布式应用的设计与开发”更是点出了这本书的重点，在如今这个网络无处不在的时代，能够设计和开发出稳定、高效的分布式系统，无疑是每个程序员都渴望掌握的核心技能。这本书的定位非常明确，它不是一本让你快速学会某种框架的速成手册，也不是一本泛泛而谈的科普读物，而是要带领读者深入理解分布式系统背后的原理，从最基础的进程通信、内存管理，到复杂的并发控制、一致性算法，都可能包含其中。可以想象，阅读这本书的过程，会是一场对计算机系统一次彻底的“解剖”，让你明白那些看似理所当然的功能是如何在底层实现的。对于那些希望提升自己技术栈，摆脱“只会调API”的程序员来说，这本书无疑是一个宝藏。它可能要求读者具备一定的编程基础，对操作系统和网络原理有一定的了解，但一旦深入进去，收获的将是比表面技术更为坚实和长久的知识体系。我尤其期待书中关于分布式事务和一致性模型的部分，这往往是分布式系统中最具挑战性的环节，理解透彻了，就能避免许多难以调试的bug。

评分☆☆☆☆☆

我拿到这本书的时候，首先被它沉甸甸的质感所吸引。这通常意味着它承载了相当分量的知识。从书名“系统编程：分布式应用的设计与开发”来看，这本书的野心不小。它不仅仅是泛泛而谈地介绍分布式系统的概念，而是要深入到“设计与开发”的层面。这意味着它很可能包含了许多关于如何构建一个健壮、可扩展、高性能的分布式系统的具体方法和指导。我不确定书中会涉及哪些具体的编程语言或技术栈，但可以预见，它会涵盖一些底层的、与操作系统紧密相关的知识，比如进程管理、线程同步、内存共享、网络通信协议等等。这些基础知识对于理解分布式系统的行为至关重要。此外，“设计”这个词也暗示了书中会有关于系统架构、模块划分、组件交互等方面的讨论。它可能会引导读者思考如何将一个复杂的系统分解成可管理的部分，以及如何在这些部分之间建立有效的通信机制。而“开发”则意味着书中会提供实际的代码示例、实现技巧，甚至是一些在实际开发中会遇到的问题和解决方案。这本书的阅读门槛可能不低，需要读者有一定的编程经验和对计算机原理的理解。但我相信，对于那些渴望成为一名优秀的分布式系统工程师的人来说，这本书是不可或缺的。我特别好奇书中会如何讲解分布式共识算法，以及如何处理分布式环境下的数据一致性问题。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，首先映入眼帘的是那个强有力的书名：《系统编程：分布式应用的设计与开发》。这八个字足以勾勒出本书的定位：这是一本深度与广度兼备的专业书籍。它指向了计算机科学最核心的“系统编程”领域，也就是理解和操控操作系统底层，同时又瞄准了当前技术浪潮中最具挑战性的“分布式应用”方向。可以想象，书中会细致地剖析分布式系统中各种基础构件的设计原理，例如进程与线程的交互、内存的共享与同步、网络协议的实现细节等。对于分布式应用而言，如何高效、可靠地在多台机器之间进行通信和协作，是至关重要的课题。本书很可能就会详细讲解各种通信机制，如 RPC、消息队列，以及如何处理网络延迟、丢包等问题。此外，“设计与开发”的字样表明，本书不会止步于理论讲解，而是会提供具体的实践指导。我推测书中会包含大量的代码示例，用以演示各种设计模式和开发技巧，帮助读者将理论知识转化为实际能力。这本书的读者对象，我预感会是那些对计算机系统底层有浓厚兴趣，或者正致力于构建复杂分布式系统的开发者。我非常期待书中关于分布式事务处理和数据一致性保证的章节，这通常是分布式系统中最复杂也最关键的部分。

评分☆☆☆☆☆

从书名“系统编程：分布式应用的设计与开发”来看，这本书似乎是一本非常扎实的计算机科学领域的专业书籍。它聚焦于“系统编程”这个基础而又核心的领域，并将其与当下热门的“分布式应用”紧密结合。这意味着，这本书很可能不仅仅停留在概念层面，而是会深入探讨如何在操作系统层面，乃至更底层，来实现分布式应用的各种功能。我可以想象，书中会详细介绍进程间通信（IPC）的各种机制，比如管道、消息队列、共享内存等，以及它们在分布式环境下的优缺点。线程管理、并发控制、锁机制这些在单机多线程编程中就已经很复杂的问题，在分布式环境下更是会面临新的挑战，书中是否会详细阐述如何在高并发、分布式的场景下有效地管理并发，解决死锁、竞态条件等问题，是我非常期待的。另外，“设计与开发”也表明了这本书的实用性。它很可能不仅仅是理论的堆砌，还会提供实际的设计模式、架构思路，以及具体的代码实现指导。这本书的读者群体，很可能是那些对计算机底层原理有着浓厚兴趣，希望深入理解软件如何工作的开发者，或者正在从事分布式系统开发，希望提升自己技术能力的工程师。我非常想知道书中是如何讲解分布式环境下，如何实现高效的网络通信和数据同步的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名《系统编程：分布式应用的设计与开发》给我一种感觉，它是一本能够真正“武装”开发者的书。它不仅仅是教会你如何去“用”，更是教会你如何去“造”。“系统编程”本身就代表着一种深入骨髓的理解，它涉及操作系统内核、内存管理、进程调度、文件系统等等，这些是构建任何复杂软件的基础。而“分布式应用”则是现代软件开发的必然趋势，无论是大型互联网服务还是物联网设备，都离不开分布式架构。这本书把这两者结合起来，无疑是在教读者如何从根源上理解和构建分布式的世界。我猜测书中会涉及一些非常底层的概念，比如如何通过 Socket 编程实现进程间的通信，如何利用多线程或多进程来提高系统的吞吐量，以及如何设计高效的数据序列化和反序列化方案。更重要的是，它会探讨分布式系统设计的核心挑战，例如如何保证数据的一致性、如何处理节点故障、如何实现负载均衡等等。这本书的深度应该是相当可观的，它可能会挑战读者的思维，迫使他们去思考那些在日常开发中容易被忽略的细节。对于那些希望真正理解分布式系统“为什么”这么设计、“怎么”实现，而不仅仅是“会用”某个框架的开发者来说，这本书无疑是极具吸引力的。我尤其好奇书中会如何深入讲解分布式锁的实现以及在不同场景下的选择。