数据库技术及其在网络中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:清华大学出版社

作者:韩晓军

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2004-3

价格:32.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302078845

丛书系列:

图书标签:

• 数据库
• 网络应用
• 数据库技术
• 数据管理
• 网络数据库
• SQL
• 数据通信
• 信息安全
• 数据存储
• 数据库系统

现代计算系统架构与优化 内容简介： 本书深入剖析了当代高性能计算系统的核心架构、设计哲学及其面向未来挑战的优化策略。全书力求从底层硬件到上层软件栈的全面视角，构建一个系统级的理解框架。 第一部分：计算硬件基石与并行模型 本部分首先回顾了经典冯·诺依曼架构的局限性，并详细介绍了现代处理器（CPU）的演进，重点阐述了乱序执行、分支预测、多级缓存层次结构（L1/L2/L3）的工作原理及其对程序性能的影响。随后，本书引入了异构计算的浪潮，详细分析了图形处理器（GPU）的SIMT（单指令多线程）架构，对比了其与CPU在数据并行和任务并行处理上的适用场景。 在并行模型方面，我们不再局限于传统的共享内存和消息传递模型。本书引入了更细粒度的并行编程范式，如OpenMP for共享内存的多核编程，MPI（消息传递接口）在集群环境下的应用，以及CUDA/OpenCL在异构平台上的编程模型。特别地，我们对并行算法设计中的关键挑战进行了深入探讨，包括负载均衡、同步开销、以及数据局部性对整体性能的决定性作用。 第二部分：操作系统内核与资源管理 现代操作系统是承载所有上层应用的基础。本部分聚焦于操作系统内核（如Linux内核）在现代多核和NUMA（非统一内存访问）架构下的设计选择。我们详细解析了进程与线程调度机制，包括时间片轮转、优先级抢占，以及针对高并发场景的无锁（Lock-Free）和等待（Wait-Free）数据结构的应用。 内存管理是性能调优的关键环节。本书深入探讨了虚拟内存的实现、页表结构、TLB（转换后援缓冲器）的工作机制。在NUMA系统上，内存访问延迟成为核心瓶颈。因此，我们详尽分析了NUMA亲和性策略，包括内存页的放置策略、进程的CPU绑定技术，以及如何通过系统工具（如`numactl`）进行有效的资源隔离与优化。 I/O子系统的效率直接决定了系统处理外部数据的能力。本书详细讲解了块设备I/O的栈结构，包括I/O调度器（如CFQ, Deadline, Noop, BFQ）的工作原理及其在不同负载下的性能权衡。我们还介绍了异步I/O（AIO）和基于用户空间I/O（如io_uring）的最新发展，展示了如何绕过内核协议栈，实现极低延迟的数据传输。 第三部分：高级存储技术与持久化 随着数据量的爆炸式增长，存储系统的性能已成为整体系统性能的瓶颈。本书全面覆盖了从传统机械硬盘（HDD）到固态硬盘（SSD）的演进。我们深入剖析了NAND闪存的工作原理，包括P/E循环、磨损均衡（Wear Leveling）机制以及垃圾回收（Garbage Collection）对写入放大（Write Amplification）的影响。 对于更先进的持久化存储，本书重点讨论了NVMe（非易失性内存主机控制器接口规范）协议，解释了其如何通过减少软件开销和利用PCIe总线，显著降低了存储访问延迟。此外，我们探讨了持久性内存（PMem）技术的兴起，分析了采用DAX（Direct Access）模式和内存映射I/O（mmap）访问PMem的技术栈，以及如何利用这些技术实现应用层级的事务性保证。 第四部分：网络协议栈与高性能通信 在分布式系统中，网络通信的效率至关重要。本部分从网络接口卡（NIC）开始，解析了现代以太网的帧结构、CSMA/CD与全双工通信。我们详尽分析了TCP/IP协议栈的工作流程，特别关注拥塞控制算法（如Reno, CUBIC）如何动态调整发送速率，以及如何通过TCP窗口管理来优化吞吐量。 对于追求极致性能的应用，内核协议栈的开销是不可接受的。本书随后引入了绕核（Bypass Kernel）技术，详细介绍RDMA（远程直接内存访问）的工作原理，包括InfiniBand和RoCE（RDMA over Converged Ethernet）。我们阐述了零拷贝（Zero-Copy）机制如何通过将数据直接放置到网络适配器的缓冲区，消除CPU介入，从而实现极高带宽和极低延迟的点对点通信。 最后，我们考察了应用层面的高性能网络框架，例如Netty、DPDK（数据平面开发套件）。DPDK通过用户空间轮询取代中断驱动，展示了如何为数据包处理建立专用的、高效的用户态通道，这是构建下一代网络功能虚拟化（NFV）和边缘计算平台的技术核心。 第五部分：性能分析、调试与系统调优 理论知识必须辅以实践分析。本部分提供了系统的性能分析方法论。我们讲解了如何使用采样型（如`perf`）和指令计数型（如Valgrind的Callgrind）分析工具来识别代码中的性能热点。通过分析缓存未命中率（Cache Miss Rate）、分支预测失效率和指令周期比（IPC），指导程序员进行精确的代码优化。 系统级的调优工具同样不可或缺。本书演示了如何利用系统跟踪工具（如`ftrace`和eBPF）对复杂的内核行为进行动态、低开销的观测。最后，我们总结了跨越硬件、操作系统、网络栈的系统级性能调优最佳实践，强调了在进行任何优化前，必须建立可量化的基准测试（Benchmarking）流程。 本书适合于系统程序员、高性能计算研究人员、以及希望深入理解现代计算平台工作原理的工程师和高级学生。通过学习，读者将能够设计出更健壮、更高效、更能充分利用现代多核异构资源的计算解决方案。

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这本书的理论深度，坦白地说，非常令人失望，它更像是一本针对大一新生的入门导论，而不是一本深入探讨“技术及其应用”的专业著作。全书充斥着对基本概念的冗长复述，比如关系模型的定义、SQL的基本操作，这些内容随便翻阅任何一本面向初学者的教材都能轻松获取，而且描述得更为精炼和准确。当我期待看到关于高级并发控制机制、分布式事务处理的最新进展，或者是在NoSQL领域如何构建高性能数据管道的深入剖析时，我得到的却是一堆泛泛而谈的叙述，缺乏任何实质性的技术细节和数学推导。例如，在讨论到数据一致性时，作者只是轻描淡写地提了一下ACID特性，却完全没有深入探讨CAP定理在现代云环境下的实际权衡与解决方案，更别提Paxos或Raft协议的实现细节了。这种浅尝辄止的态度，使得这本书完全无法满足一个有一定基础的工程师或研究人员的需求，它提供的知识密度太低了，根本无法支撑起“技术”二字应有的重量。

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全书的案例和示例代码部分简直是灾难现场，充满了过时且有误导性的信息。我尝试跟着书中的步骤搭建一个小型实验环境来验证其中的某个“先进”的查询优化技巧，结果发现引用的API接口早已被废弃了好几代，代码库也无法兼容当前的数据库管理系统版本。这让我不得不花费大量时间去查阅各种在线文档和论坛，去猜测作者在写书时脑海中运行的是哪个版本的软件环境。更糟糕的是，即便是那些看似简单的SQL片段，也存在逻辑上的瑕疵，有些甚至会导致性能瓶颈，而作者对此毫无警觉。例如，书中推荐使用某些特定的JOIN顺序来提高效率，但根据我的实际测试，在我的数据集上，恰恰是这种顺序导致了全表扫描。这本书似乎停留在了一个特定的历史时间点上，所有的技术栈都显得老旧僵化，对于正在飞速迭代的网络技术和数据库生态来说，这种滞后性是致命的。它非但没能帮助我解决实际问题，反而给我制造了更多的调试障碍。

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作者的写作风格异常啰嗦且缺乏逻辑连贯性，使得阅读体验极其破碎。很多关键概念的引入显得突兀而生硬，仿佛是从不同的、互不相关的讲义中随意拼凑起来的。前一章还在热情洋溢地介绍某种传统存储过程的优点，下一章笔锋一转，又开始批评其可维护性差，但两者之间缺乏必要的过渡和对比分析。我常常需要倒回去重新阅读好几段文字，才能勉强理清作者想要表达的核心观点，因为他似乎倾向于用大量的形容词和重复的修饰语来堆砌句子，而不是用简洁、精确的术语来描述技术原理。这种拖沓的叙述方式极大地消耗了我的耐心。坦白说，技术书籍应该追求的是清晰、高效的信息传递，而不是文学创作。如果作者自己对所讲解的技术体系没有形成一个严密、清晰的内在逻辑结构，那么读者就更不可能从中学到什么有效的组织思路。这本书给我的感觉就是，作者想把所有他知道的东西都塞进去，却忘记了如何把它们组织成一个有机的整体。

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这本书的排版设计简直是一场灾难，简直是对读者智商的侮辱。封面那种老掉牙的配色和字体选择，让人一眼就联想到上世纪九十年代的那些印刷品，毫无现代感可言。更不用说内页的字体大小和行距了，简直是为那些视力超群的“铁人”量身定做的。有时候我甚至需要用放大镜才能勉强看清那些密密麻麻的小字，而且段落之间的留白少得可怜，让人感觉每页信息都在互相挤压，呼吸困难。更让人抓狂的是，图表的质量低劣得令人发指，那些本应清晰展示复杂关系的流程图和架构图，在印刷出来后模糊不清，线条重叠，颜色失真，我花了大量时间试图分辨图例和实际内容之间的对应关系，结果常常是徒劳无功。这种对基础阅读体验的漠视，让我怀疑作者和出版社对“如何阅读一本技术书籍”这件事是完全没有概念的。如果一本技术书的内容再深刻，如果它的载体本身就充满了阅读障碍，那么它的价值也会大打折扣。我强烈建议出版方重新审视一下这本书的物理呈现形式，至少请一个合格的排版设计师来拯救一下它吧，否则，它更像是一份内部技术文档的粗糙影印件，而不是一本面向专业读者的出版物。

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关于“网络中的应用”这一主题的覆盖，可以说是这本书最大的败笔之一，它基本停留在“提及”的层面，完全没有进行任何“应用”层面的探讨。当我们谈论现代数据库技术在网络环境中的应用时，我们期待看到的是高可用性架构的选型、数据在跨地域集群中的同步策略、面向服务的数据库访问层设计，以及如何应对海量并发请求时的连接池管理和负载均衡。然而，这本书对这些至关重要的“网络应用”议题的处理，仅仅停留在了“数据库需要通过网络连接”这样的常识性陈述上。涉及到网络延迟、数据包丢失对事务处理的影响，或者如何设计具有弹性伸缩能力的数据服务，书中完全是避而不谈。这使得这本书的标题具有极大的误导性——它更应该被命名为《数据库基础概念的陈旧总结》，而不是《数据库技术及其在网络中的应用》。对于希望了解如何将成熟的数据库技术部署到复杂、动态的互联网基础设施中的读者来说，这本书提供的帮助近乎于零，它提供的技术方案是孤立于实际网络环境的“真空”解决方案。

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