Higher National Computing

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出版者:Newnes
作者:Howard Anderson
出品人:
页数:448
译者:
出版时间:2004-05-05
价格:USD 33.95
装帧:Paperback
isbn号码:9780750661256
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • 高等教育
  • 编程
  • 信息技术
  • 计算机网络
  • 数据库
  • 操作系统
  • 软件工程
  • 算法
  • 数据结构
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具体描述

Higher National Computing 2e is a new edition of this extremely successful course book, updated specifically to cover the compulsory core units of the 2003 BTEC Higher National Computing schemes. Full coverage is given of the four core units for HNC, the two additional core units required at HND, and the Core Specialist Unit 'Quality Systems', common to both certificate and diploma level.

Students following the HNC and HND courses will find this book essential reading, as it covers the core material they will be following through the duration of their course. Knowledge-check questions and activities are included throughout, resulting in a clear and straightforward text which encourages independent study.

Like the syllabus itself, this book is ideal for students progressing to HNC / HND from GNVQs, as well as A-Level and BTEC National, with content designed to cover the requirements of students following General Computing, Software Engineering and Business IT courses.

* Full coverage of the seven compulsory core units of the new BTEC Higher National Computing schemes from Edexcel, for both Certificate and Diploma

* Student-centred approach ideal for courses with an element of independent study

* Knowledge-check questions and activities included throughout, to aid student learning

深入现代软件架构与前沿技术实践 本书聚焦于当代软件开发领域最核心、最具挑战性的议题,旨在为读者提供一套兼具理论深度与工程实践价值的知识体系,以应对快速迭代的数字世界对高可用、高性能系统的需求。 本书并非对既有教科书知识的简单复述,而是将目光投向了工业界前沿的架构范式、设计哲学以及新兴技术栈的深度应用。我们致力于搭建一座桥梁,连接学术理论的严谨性与商业环境的复杂性,确保读者所学即所用,且具备前瞻性。 第一部分:构建健壮的分布式系统基石 在微服务架构日益成为主流的今天,理解和掌握构建高可扩展、容错性强的分布式系统的原理至关重要。本部分将深入剖析分布式系统的核心难题,并提供经过时间检验的解决方案。 1. 分布式一致性与共识机制的深度剖析 我们将超越Paxos和Raft的基础介绍,着重探讨其在实际部署中的变体和优化,例如: 多活架构下的状态同步挑战: 探讨如何在跨数据中心的环境中维护数据一致性,权衡延迟与一致性(CAP理论的实际应用与取舍)。 基于区块链思想的分布式账本技术(DLT)在企业级应用中的潜力: 并非侧重加密货币,而是研究其在供应链追溯、身份验证等场景中提供去信任化记录的能力。 拜占庭容错(BFT)的实用化: 分析如何在不完全信任网络参与者的情况下达成共识,以及这些算法在关键业务系统中的工程化实现难度与对策。 2. 弹性、可观察性与故障处理 现代系统必须具备“从失败中恢复”的能力,而非仅仅追求“永不失败”。 服务网格(Service Mesh)的实践指南: 详细拆解Istio、Linkerd等工具链的控制平面与数据平面交互,重点讨论流量管理(蓝绿部署、金丝雀发布)、安全策略(mTLS)以及故障注入(Chaos Engineering)在实际CICD流程中的集成。 分布式追踪与日志聚合的精细化管理: 深入OpenTelemetry标准,探讨如何设计合理的Span/Trace结构以有效诊断跨服务调用链中的性能瓶颈和错误根源。我们提供针对高并发场景下采样策略的优化建议。 韧性设计(Resilience Engineering): 探讨诸如断路器、限流器(Rate Limiting)和超时重试策略的精确配置,强调这些机制应如何根据业务SLO/SLA动态调整。 第二部分:面向性能的工程优化与数据存储前沿 性能是用户体验的生命线。本部分聚焦于系统性能的底层瓶颈分析、数据存储技术的演进,以及在内存和CPU级别进行优化的方法论。 1. 内存管理与高性能数据结构 JVM/CLR 垃圾回收机制的深度调优: 针对ZGC、Shenandoah等新型垃圾回收器的内部工作原理进行解析,指导读者根据应用特性选择和配置最优的GC策略,以最小化STW(Stop-The-World)时间。 非堆内存(Off-Heap Memory)的使用范式: 研究Direct Buffers和内存映射文件(mmap)在I/O密集型应用中的应用,以及如何使用如Netty等框架来高效管理缓冲区。 并发数据结构与锁优化: 探讨无锁(Lock-Free)和无等待(Wait-Free)算法的实现,并对比CAS操作与传统互斥锁在不同硬件架构下的性能表现。 2. 新一代数据持久化方案 我们不再局限于传统关系型数据库的CRUD操作,而是探索为特定工作负载量身定制的存储方案。 时序数据库(TSDB)的选型与优化: 探讨InfluxDB、Prometheus等在处理大规模时间序列数据时的索引、压缩和查询优化技术。 图数据库(Graph Databases)的应用场景拓展: 深入Neo4j、ArangoDB,侧重于复杂关系查询(如社交网络、推荐系统)的查询语言(Cypher)优化与事务管理。 文档数据库的模式设计艺术: 讨论如何在MongoDB、Couchbase等NoSQL数据库中实现数据冗余与规范化之间的权衡,以实现极致的读取性能。 第三部分:基础设施即代码与云原生生态的深度集成 云计算已经从资源池化演变为一种全新的软件交付和部署范式。本部分关注如何利用云原生技术栈,实现自动化、自修复的基础设施。 1. Kubernetes生态系统的精进 本书的Kubernetes部分着眼于高级运维与定制化开发: Operator 模式与控制循环(Control Loop): 教授如何使用Kubernetes API和Controller-Runtime构建自定义资源定义(CRD)和Operator,以管理复杂状态化应用(如数据库集群)的生命周期。 资源调度与性能隔离: 深入CRI(Container Runtime Interface)、CNI(Container Network Interface)和CSI(Container Storage Interface)的内部机制,讲解如何利用Taints/Tolerations、Node Affinity以及资源配额实现多租户环境下的公平调度。 eBPF在云原生中的变革力量: 探讨eBPF技术如何无需修改内核代码,实现高效的网络观测、安全策略执行和性能追踪,这是下一代云原生基础设施的核心技术。 2. 声明式配置与GitOps的实践 ArgoCD/FluxCD 的深度应用: 详细介绍如何利用Git作为唯一事实来源(Single Source of Truth)来驱动整个集群配置的同步、回滚和健康检查。 Helm Chart 工程化: 撰写可重用、可维护的复杂应用部署包,包括如何利用Go Template、Values覆盖层级以及跨环境的配置管理。 第四部分:面向未来的软件设计范式 本部分将探讨软件工程方法论的演进,重点关注如何将人工智能技术融入传统软件设计流程,以及系统架构的未来走向。 1. 人工智能辅助的开发流程(MLOps for Software Engineering) 代码质量的自动化度量与改进: 探讨如何利用机器学习模型分析历史Bug报告和代码提交模式,预测高风险代码区域,并集成到静态分析工具链中。 自然语言处理在需求工程中的应用: 研究如何利用NLP技术从非结构化需求文档中提取可测试的用户故事和验收标准。 2. 反应式与事件驱动架构的深化 CQRS(命令查询职责分离)的优化实现: 探讨如何在高并发场景下,使用消息队列(如Kafka)作为事件总线,实现命令模型和查询模型的解耦与异步更新。 Actor 模型与并发编程: 深入研究Akka、Orleans等框架中Actor模型的内存模型、消息传递的可靠性保证,以及它在构建高度并发、状态隔离的应用中的优势。 本书的结构设计,旨在引导读者从“如何使用工具”升级到“理解工具背后的原理”,最终具备设计和实现下一代复杂信息系统的能力。

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读后感

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用户评价

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坦白说,我原本对技术书籍的阅读抱有一种“挑战”的心态,总觉得要啃下几本经典著作才算数。然而,这本书的排版和视觉设计彻底颠覆了我的印象。它采用了大量的图表和流程图,这些插图并非简单的装饰,而是真正起到了辅助理解的作用。例如,在阐述编译原理中的词法分析和语法分析时,书中用一个动态的、步进式的图示清晰地展示了Token的生成和抽象语法树(AST)的构建过程,比任何文字描述都来得直观有力。此外,书中对每一个复杂概念的解释后,都紧跟着一个“思考题”或者“实践挑战”,这些题目设计得非常巧妙,既能检验你是否理解了当前章节的核心内容,又不会因为难度过高而让人产生挫败感。我发现自己不自觉地,已经把这本书当成了一本交互式的学习手册,而不是一个被动的知识倾倒者。我甚至开始享受那种在解决完一个挑战后,在脑海中构建起一个完整技术模块的满足感。这种注重用户体验的学习体验,是很多传统教材无法比拟的,它真正做到了让复杂的知识变得“可触碰”和“可消化”。

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这本书的封面设计真是一绝,那种深沉的蓝配上银色的字体,一下子就让人觉得内容会非常硬核和专业。我迫不及待地翻开第一页,本以为会是那种枯燥无味的技术手册,没想到作者的叙事方式非常引人入胜。它没有直接抛出复杂的代码或晦涩的理论,而是从计算机科学的历史沿革开始讲起,就像一位经验老道的导师在娓娓道来,让人很容易跟上节奏。比如,在介绍操作系统原理时,作者没有直接堆砌那些让人头疼的进程管理、内存分配的术语,而是用了一个非常形象的比喻,将CPU比作一个极其忙碌的中央厨房,各种任务像订单一样源源不断地进来,而操作系统就是那个精明的厨师长,必须合理安排资源,确保效率最大化。这种将抽象概念具象化的手法,极大地降低了学习的门槛。尤其是对初学者而言,能够在一个相对轻松的环境下接触到核心概念,是件非常幸运的事情。而且,书中对不同计算范式(如面向对象、函数式编程)的对比分析也做得极其到位,不是简单的罗列优缺点,而是深入探讨了它们各自的设计哲学和适用场景,让我对软件设计的全局观有了更深层次的理解。这种注重思维构建而非纯粹知识灌输的写作风格,着实是近年来难得一见的佳作,让人在阅读的过程中,不仅学到了知识,更重要的是,学会了如何去思考计算机科学中的问题。

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这本书在软件工程和项目管理方面的讨论,视角非常独特且富有前瞻性。它没有沉溺于讲解敏捷开发(Agile)的具体实践,比如Scrum或Kanban的具体仪式,而是将重点放在了“为什么这些方法论会产生”的社会和技术背景上。作者深入探讨了大型软件项目失败的根本原因——沟通成本的指数级增长,并以此为出发点,论证了如何通过合理的架构设计和模块划分来降低这种“社交复杂度”。我特别喜欢其中关于“技术债”和“重构”的讨论。书中将技术债比作财务上的负债,强调了不偿还技术债对未来创新能力的扼杀作用,这种类比非常犀利且准确。更让我受益匪浅的是,书中还涉及了开源社区的贡献模式和维护挑战,这对于理解现代软件生态系统的协作方式至关重要。它提供了一个宏观的视角,让我明白我们所编写的每一行代码,都是置于一个更庞大、更复杂的社会结构之中的。这种将技术实践与组织管理、社会协作相结合的深度分析,极大地拓宽了我对“计算”这个词的定义,不再局限于机器内部的运行,而是延伸到了人与人之间的信息交流与协作。

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对于那些试图跨越“理论”与“实践”鸿沟的人来说,这本书提供了一条坚实的桥梁。它的理论深度毋庸置疑,但真正令人称赞的是其对实际应用场景的关注度。书中没有给出那些脱离实际的完美模型,而是充满了对真实世界中妥协与权衡的讨论。比如,在讨论数据库事务隔离级别时,作者详细分析了在金融交易系统、社交媒体Feed更新和日志记录等不同场景下,选择哪种隔离级别才是最优解,并给出了具体的性能影响预估模型。此外,书中对新兴技术如云计算架构和容器化技术的介绍,也保持了一种批判性的审视态度。它没有盲目推崇容器化带来的便利,而是详细分析了其在安全隔离、启动延迟和资源消耗方面的潜在代价,引导读者形成一种“没有银弹”的务实心态。我个人非常欣赏作者对待知识的这种审慎和负责任的态度。读完这本书,我感觉自己不仅掌握了一套知识体系,更重要的是,培养了一种在面对新旧技术交叉口时,能够独立评估、理性决策的能力。这才是真正高级的技术教育所能给予的宝贵财富。

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我是一个工作了几年、但感觉技术栈有点停滞不前的开发人员,这本书对我来说简直是及时雨。我过去处理的更多是业务逻辑的实现,对于底层网络协议、数据结构优化这些“内功心法”的理解一直比较薄弱。这本书在深入讲解这些领域时,展现出了惊人的深度和严谨性。比如,在网络部分,它不仅仅是讲解TCP/IP协议栈的五层结构,而是花了大量的篇幅去剖析拥塞控制算法的演变历史,从慢启动到快速恢复的每一个细微调整背后,都隐藏着对网络带宽和延迟的深刻洞察。作者对算法复杂度的分析也极为透彻,不是那种教科书式的Big O表示法,而是结合实际I/O操作和缓存命中率来评估性能,这对于我们日常进行性能调优工作时,提供了非常实用的指导。我特别欣赏书中对“为什么”的追问,它总能引导你思考“为什么要设计成这样?”而不是仅仅接受“它就是这样”。这种对技术根源的探究,让我感觉自己不仅仅是在使用工具,而是在理解工具背后的物理规律。读完相关章节后,我回去审视了我负责的某个高并发模块的架构,立刻发现了几个可以优化的地方,直接提升了系统的响应速度,这种立竿见影的效果,是对这本书价值最好的证明。

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