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现代分布式系统:原理与实现

战略性新兴领域-十四五 高等教育教材

作者:
于戈 张岩峰 谷峪 张天成 巩树凤
定价:
39.70 元
版面字数:
400.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
1
最新版次
印刷时间:
暂无
ISBN:
978-7-04-066166-8
物料号:
66166-00
出版时间:
2025-12-24
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机类专业核心课程
三级分类:
数据库系统原理

本书是大数据新兴领域“十四五”高等教育教材。本书是一本全面覆盖分布式系统核心技术知识点的教材。近年来,大数据、云计算、人工智能等技术的飞速发展,以及高可用、高可扩展、高性能的应用需求,不断推动着分布式系统技术的快速涌现和更新。教材结合新场景和新应用,关注分布式系统与新兴技术的融合,不仅讲解核心原理,而且更注重系统实现技术,弥补国际上目前对分布式系统新进展全面讲解的教材的缺失,培养构建分布式系统的专业人才。

本书既可作为高等学校大数据、云计算、人工智能相关专业高年级本科生和研究生的教学用书,也可供专业技术人员参考。

  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 分布式系统概述
        • 1.1 分布式系统概念
          • 1.1.1 分布式系统的应用
            • 1.1.2 分布式系统的目标
              • 1.1.3 分布式系统的挑战
              • 1.2 分布式系统的关键技术
                • 1.2.1 任务调度
                  • 1.2.2 通信管理
                    • 1.2.3 命名管理
                      • 1.2.4 数据划分和定位
                        • 1.2.5 复制和一致性
                          • 1.2.6 故障恢复与共识
                            • 1.2.7 事务处理
                            • 1.3 分布式系统的软件体系结构
                              • 1.3.1 分层模式
                                • 1.3.2 对象模式
                                  • 1.3.3 数据中心模式
                                    • 1.3.4 事件驱动模式
                                      • 1.3.5 资源型模式
                                        • 1.3.6 小结
                                        • 1.4 分布式系统的系统体系结构
                                          • 1.4.1 中心化体系结构
                                            • 1.4.2 去中心化体系结构
                                              • 1.4.3 混合型体系结构与边缘计算
                                              • 1.5 本章小结
                                                • 习题
                                                • 第2章 分布式进程与通信
                                                  • 2.1 基本概念
                                                    • 2.1.1 进程与线程
                                                      • 2.1.2 进程间通信
                                                        • 2.1.3 基本的进程间通信技术
                                                        • 2.2 分布式系统中的进程和线程设计
                                                          • 2.2.1 分布式任务与进程
                                                            • 2.2.2 客户端进程的设计
                                                              • 2.2.3 服务器进程的设计
                                                              • 2.3 远程过程调用
                                                                • 2.3.1 客户端存根与服务器端存根
                                                                  • 2.3.2 RPC的工作过程
                                                                    • 2.3.3 参数传递
                                                                      • 2.3.4 异步RPC
                                                                      • 2.4 面向消息的通信
                                                                        • 2.4.1 使用套接字的简单瞬时消息传递
                                                                          • 2.4.2 高级瞬时消息传递
                                                                            • 2.4.3 面向消息的持久通信
                                                                              • 2.4.4 消息传递接口
                                                                              • 2.5 多播通信
                                                                                • 2.5.1 多播通信原理
                                                                                  • 2.5.2 应用层多播
                                                                                    • 2.5.3 基于Gossip的多播通信
                                                                                      • 2.5.4 实用多播技术
                                                                                      • 2.6 本章小结
                                                                                        • 习题
                                                                                        • 第3章 数据划分与定位
                                                                                          • 3.1 数据划分的意义
                                                                                            • 3.1.1 数据划分目的
                                                                                              • 3.1.2 数据划分目标
                                                                                              • 3.2 静态数据划分方法
                                                                                                • 3.2.1 范围划分
                                                                                                  • 3.2.2 哈希划分
                                                                                                    • 3.2.3 其他划分方法
                                                                                                      • 3.2.4 热点困境
                                                                                                      • 3.3 动态数据分区调整
                                                                                                        • 3.3.1 限定分区数量
                                                                                                          • 3.3.2 限定分区大小
                                                                                                            • 3.3.3 限定分区比例
                                                                                                            • 3.4 数据定位
                                                                                                              • 3.5 一致性哈希
                                                                                                                • 3.5.1 一致性哈希算法
                                                                                                                  • 3.5.2 一致性哈希数据定位
                                                                                                                    • 3.5.3 数据再划分
                                                                                                                      • 3.5.4 数据倾斜与虚拟节点
                                                                                                                      • 3.6 分布式文件系统
                                                                                                                        • 3.6.1 GFS架构
                                                                                                                          • 3.6.2 GFS工作流程
                                                                                                                            • 3.6.3 一致性模型
                                                                                                                            • 3.7 本章小结
                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                              • 第4章 数据复制与一致性
                                                                                                                                • 4.1 复制架构
                                                                                                                                  • 4.1.1 主从复制
                                                                                                                                    • 4.1.2 多主复制
                                                                                                                                      • 4.1.3 无主复制
                                                                                                                                      • 4.2 复制策略
                                                                                                                                        • 4.2.1 同步复制和异步复制
                                                                                                                                          • 4.2.2 物理复制和逻辑复制
                                                                                                                                            • 4.2.3 推模式和拉模式
                                                                                                                                            • 4.3 副本一致性
                                                                                                                                              • 4.3.1 线性一致性
                                                                                                                                                • 4.3.2 顺序一致性
                                                                                                                                                  • 4.3.3 因果一致性
                                                                                                                                                    • 4.3.4 最终一致性
                                                                                                                                                      • 4.3.5 按客户端角度区分的一致性
                                                                                                                                                      • 4.4 本章小结
                                                                                                                                                        • 习题
                                                                                                                                                        • 第5章 容错与共识
                                                                                                                                                          • 5.1 故障类型
                                                                                                                                                            • 5.1.1 按照故障影响范围区分
                                                                                                                                                              • 5.1.2 按照故障性质区分
                                                                                                                                                              • 5.2 故障检测与恢复
                                                                                                                                                                • 5.2.1 故障检测
                                                                                                                                                                  • 5.2.2 故障恢复
                                                                                                                                                                  • 5.3 Paxos共识算法
                                                                                                                                                                    • 5.3.1 驱动案例
                                                                                                                                                                      • 5.3.2 角色与问题描述
                                                                                                                                                                        • 5.3.3 共识算法
                                                                                                                                                                          • 5.3.4 Multi-Paxos
                                                                                                                                                                          • 5.4 Raft共识算法
                                                                                                                                                                            • 5.4.1 算法概述
                                                                                                                                                                              • 5.4.2 Leader选举
                                                                                                                                                                                • 5.4.3 日志同步
                                                                                                                                                                                  • 5.4.4 特殊案例
                                                                                                                                                                                    • 5.4.5 Multi-Raft
                                                                                                                                                                                    • 5.5 PBFT共识算法
                                                                                                                                                                                      • 5.5.1 问题描述
                                                                                                                                                                                        • 5.5.2 算法流程
                                                                                                                                                                                          • 5.5.3 视图更换
                                                                                                                                                                                          • 5.6 本章小结
                                                                                                                                                                                            • 习题
                                                                                                                                                                                            • 第6章 分布式事务
                                                                                                                                                                                              • 6.1 事务的基本概念
                                                                                                                                                                                                • 6.1.1 事务的定义
                                                                                                                                                                                                  • 6.1.2 事务的基本性质
                                                                                                                                                                                                    • 6.1.3 并发事务与隔离级别
                                                                                                                                                                                                    • 6.2 分布式事务与并发控制
                                                                                                                                                                                                      • 6.2.1 悲观并发控制
                                                                                                                                                                                                        • 6.2.2 基于时间戳的并发控制
                                                                                                                                                                                                          • 6.2.3 乐观并发控制
                                                                                                                                                                                                            • 6.2.4 多版本并发控制
                                                                                                                                                                                                            • 6.3 分布式提交
                                                                                                                                                                                                              • 6.3.1 两阶段提交协议
                                                                                                                                                                                                                • 6.3.2 两阶段提交协议的故障恢复
                                                                                                                                                                                                                  • 6.3.3 两阶段提交协议的优化
                                                                                                                                                                                                                    • 6.3.4 两阶段提交与副本共识
                                                                                                                                                                                                                    • 6.4 分布式事务处理系统
                                                                                                                                                                                                                      • 6.4.1 跨地理区域事务处理Spanner
                                                                                                                                                                                                                        • 6.4.2 确定性事务处理Calvin
                                                                                                                                                                                                                          • 6.4.3 无协调事务处理Berkeley Anna
                                                                                                                                                                                                                            • 6.4.4 多主乐观事务处理GeoGauss
                                                                                                                                                                                                                            • 6.5 本章小结
                                                                                                                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                                                                                                                              • 第7章 分布式批处理系统
                                                                                                                                                                                                                                • 7.1 任务分配与协调
                                                                                                                                                                                                                                  • 7.1.1 任务分配
                                                                                                                                                                                                                                    • 7.1.2 任务协调
                                                                                                                                                                                                                                    • 7.2 计算故障检测与恢复
                                                                                                                                                                                                                                      • 7.2.1 故障检测技术
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.2.2 故障恢复技术
                                                                                                                                                                                                                                        • 7.3 批处理系统——MapReduce
                                                                                                                                                                                                                                          • 7.3.1 MapReduce概述
                                                                                                                                                                                                                                            • 7.3.2 MapReduce架构
                                                                                                                                                                                                                                              • 7.3.3 MapReduce工作流程
                                                                                                                                                                                                                                                • 7.3.4 故障恢复
                                                                                                                                                                                                                                                • 7.4 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                  • 第8章 新型分布式系统
                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1 分布式图计算
                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.1 背景与概念
                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.1.2 主要架构
                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.1.3 关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.1.4 代表系统
                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.2 分布式机器学习
                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.2.1 背景与概念
                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.2.2 主要架构
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.2.3 关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.2.4 代表系统
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.3 联邦计算
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.3.1 背景与概念
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.3.2 主要架构
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.3.3 关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.3.4 代表系统
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.4 云计算与云原生
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4.1 背景与概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 8.4.2 主要架构
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.4.3 关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.4.4 代表系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.5 边缘计算
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.5.1 背景与概念
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.5.2 主要架构
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.5.3 关键技术
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.5.4 代表系统
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.6 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                                                                              相关图书