Parallel and Distributed Computation

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出版者:Athena Scientific
作者:Dimitri P. Bertsekas
出品人:
页数:718
译者:
出版时间:1997-1-1
价格:USD 49.50
装帧:Paperback
isbn号码:9781886529014
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • 分布式计算
  • 数学和计算机
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具体描述

《数据洪流中的智慧引擎:现代计算的基石》 在信息爆炸的时代,我们每天都被海量的数据所包围,从社交媒体上的每一次点击,到科学研究中的每一次模拟,再到金融市场的每一次交易,无不产生着惊人的数据量。如何有效地处理、分析和利用这些数据,已经成为衡量一个国家、一个企业乃至一个个人核心竞争力的关键。传统单机计算模式已然捉襟见肘,难以应对日益增长的计算需求和复杂性。正是在这样的背景下,现代计算的基石——并行与分布式计算——应运而生,并以前所未有的速度和广度重塑着我们的技术图景。 本书并非聚焦于某个特定领域的计算技术,而是旨在深入探究并行与分布式计算这一宏观而根本的领域,揭示其核心理念、运作机制以及在各个前沿领域中的颠覆性应用。我们并非要详述具体的算法实现或编程语言的细节,而是要勾勒出支撑现代高性能计算和大规模数据处理的理论框架和设计思想。 第一篇:并行计算的逻辑基石 首先,我们将从并行计算最核心的逻辑出发。理解并行计算,关键在于打破“一次只做一件事”的线性思维。我们将探讨: 并行性究竟是什么? 从问题的分解到任务的划分,从数据依赖性到控制依赖性,我们将剖析何为真正的并行,以及如何识别程序中的潜在并行性。这包括对指令级并行、线程级并行以及进程级并行的深入理解,它们各自代表了不同粒度的并行化策略。 如何协调多个“工人”? 在并行环境中,多个处理单元需要协同工作。本书将深入探讨同步(Synchronization)和通信(Communication)这两个关键概念。我们会详细介绍各种同步机制,如锁(Locks)、信号量(Semaphores)、条件变量(Condition Variables)等,以及它们在避免竞态条件(Race Conditions)和保证数据一致性方面的作用。同时,我们将分析不同通信模型,如共享内存(Shared Memory)和消息传递(Message Passing)的优劣,以及消息传递接口(MPI)等标准如何实现高效的处理器间通信。 性能的衡量与优化: 并行计算的最终目标是提升效率。本书将带领读者理解衡量并行程序性能的关键指标,如加速比(Speedup)、效率(Efficiency)以及Amhdahl定律和Gustafson定律等分析模型,帮助读者理解并行化带来的理论上限以及实际应用中的挑战。我们将探讨如何识别和消除并行程序中的瓶颈,例如负载均衡(Load Balancing)、通信开销(Communication Overhead)和同步开销(Synchronization Overhead),并介绍一些通用的优化策略。 第二篇:分布式计算的系统架构 当计算不再局限于一台机器,而是跨越网络,连接无数的节点时,分布式计算的复杂性和强大潜力便显露无疑。本书将聚焦于构建和管理这些庞大而复杂的分布式系统: 去中心化的哲学: 不同于集中式系统,分布式系统强调节点的自治性和容错性。我们将探讨分布式系统设计中“无中心”的理念,以及如何通过节点间的合作来实现整体目标。这包括对分布式共识(Distributed Consensus)的探讨,如Paxos和Raft等算法,它们如何让一组不信任的节点就某个值达成一致,是构建可靠分布式系统的基石。 数据在何处?如何访问? 分布式系统中,数据往往散布在不同的节点上。本书将深入剖析分布式数据存储(Distributed Data Storage)的不同范式,如键值存储(Key-Value Stores)、列式数据库(Columnar Databases)和图数据库(Graph Databases)等,以及它们在可扩展性、一致性和可用性方面的设计权衡。我们将探讨数据分区(Data Partitioning)和复制(Replication)策略,以及如何通过分布式文件系统(如HDFS)和分布式数据库(如Cassandra)实现数据的可靠存储和高效访问。 故障与容错: 分布式系统最大的挑战之一是处理节点故障和网络问题。本书将详细介绍分布式系统如何实现容错(Fault Tolerance)。我们将讨论各种容错技术,如冗余(Redundancy)、故障检测(Failure Detection)和恢复机制(Recovery Mechanisms),以及分布式事务(Distributed Transactions)和两阶段提交(Two-Phase Commit)等协议如何保证操作的原子性。 协调与管理: 在一个由成千上万个节点组成的网络中,如何有效地协调和管理这些节点是至关重要的。本书将介绍分布式协调服务(Distributed Coordination Services),如ZooKeeper和etcd,它们如何提供诸如服务发现(Service Discovery)、配置管理(Configuration Management)和分布式锁(Distributed Locks)等基础功能,支撑着复杂分布式应用的运行。 第三篇:现代应用中的驱动力 并行与分布式计算并非仅仅是理论概念,它们是驱动当今最具创新性技术发展的核心引擎。本书将以宏观的视角,审视这些技术在各个领域的实际应用: 大数据处理的革命: 从Hadoop的MapReduce到Spark的内存计算,并行与分布式计算是大数据处理框架的灵魂。我们将探讨这些框架如何利用分布式计算的思想,实现PB级数据的快速分析和处理。 人工智能与机器学习的飞跃: 训练复杂的深度学习模型需要强大的计算能力。本书将揭示并行与分布式计算如何赋能AI,使得大规模神经网络的训练成为可能,从而推动了计算机视觉、自然语言处理等领域的飞速发展。 高性能计算的疆界: 从天气预报到基因测序,从核模拟到宇宙探索,高性能计算(HPC)在科学研究中扮演着不可或缺的角色。我们将展示并行与分布式计算如何突破计算的极限,支持着这些复杂而重要的科学计算任务。 云计算与边缘计算的未来: 云计算的弹性伸缩和边缘计算的低延迟,都离不开并行与分布式计算的底层支撑。本书将探讨这些新兴计算范式如何构建在这些 foundational technologies 之上,并展望它们未来的发展趋势。 本书并非一本操作手册,它旨在为读者构建一个全面而深刻的理解框架。无论您是计算机科学的学生、研究人员,还是希望在当今数据驱动的世界中保持领先地位的开发者、架构师,本书都将为您提供宝贵的洞察,帮助您驾驭计算的未来,将数据的力量转化为智慧的引擎。

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目录信息

读后感

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用户评价

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我之前读过一些关于并行和分布式计算的书,但往往要么过于理论化,要么过于侧重某个特定技术。而《Parallel and Distributed Computation》这本书,给我一种“恰到好处”的感觉。它在理论的深度和实践的指导性之间找到了一个很好的平衡点。我特别欣赏书中对“并行算法的分析工具”的介绍,例如“性能剖析工具”和“通信分析工具”。作者详细讲解了如何使用这些工具来识别性能瓶颈,并优化并行程序的执行效率。我印象深刻的是,书中通过一个具体的“并行矩阵乘法”的例子,展示了如何使用性能剖析工具来发现通信开销过大的问题,并如何通过调整数据分块和通信策略来优化性能。此外,书中对“任务调度策略”的探讨也让我受益匪浅。它分析了不同的调度策略,如“静态调度”、“动态调度”、“贪婪调度”等,以及它们在不同并行环境下的优缺点。我特别喜欢书中关于“工作窃取”(work stealing)调度策略的讲解,它清晰地展示了这种策略如何有效地平衡负载,并提高并行程序的执行效率。这本书的价值在于,它不仅教会了我“做什么”,更教会了我“如何做”,并提供了有效的工具和方法来指导我的实践。

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当我拿到《Parallel and Distributed Computation》这本书时,我曾担心它会过于学术化,充斥着晦涩的数学推导和理论模型,而缺乏实际应用的指导。然而,事实证明我的担忧是多余的。这本书虽然有着扎实的理论基础,但同时也非常注重实际的应用性和可操作性。作者在讲解完一个理论概念后,往往会紧接着给出相应的算法示例,并分析其在实际环境中的性能表现。我尤其喜欢书中对“并行图算法”的讲解,比如对“图遍历”、“最短路径”等问题的并行化实现。作者通过对不同并行模型的分析,如“BSP模型”和“GraphLab模型”,展示了如何设计高效的并行图算法。我印象深刻的是,书中不仅给出了算法的伪代码,还分析了它们在不同并行架构下的性能优势和劣势。此外,书中对“分布式机器学习”的探讨也让我耳目一新。它并没有仅仅介绍机器学习算法本身,而是从并行和分布式计算的角度,探讨了如何训练大规模的机器学习模型,例如通过“参数服务器模型”和“数据并行模型”。书中对“分布式梯度下降”的分析,以及如何处理通信开销和同步问题,都为实际应用提供了宝贵的指导。这本书的价值在于,它成功地将抽象的理论与具体的实践联系起来,让我能够将学到的知识直接应用于解决实际问题,而不仅仅停留在理论层面。

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初次接触《Parallel and Distributed Computation》这本书,我对其深度和广度的结合感到惊喜。它并没有仅仅局限于介绍某个特定的并行编程模型,而是对并行和分布式计算的各个方面都进行了深入的探讨。我尤其欣赏书中对“并行计算的性能度量”部分的讲解,比如对“加速比”、“效率”、“扩展性”等指标的深入分析。作者并没有仅仅给出这些指标的定义,而是详细阐述了它们在实际应用中的意义,以及如何通过这些指标来评估并行算法和系统的性能。我特别喜欢书中关于“Amdahl定律”和“Gustafson定律”的详细推导和应用案例,这让我深刻理解了并行计算的理论极限以及如何根据问题的特性来评估其并行化的潜力。此外,书中对“并行 I/O”的讨论也让我受益匪浅。在很多并发和分布式场景中,I/O操作往往成为性能瓶颈,而这本书则从并行化的角度,探讨了如何优化I/O性能,例如通过“并行文件系统”和“数据分块”等技术。我对书中关于“分布式文件系统”的架构分析尤为感兴趣,它清晰地展示了HDFS等系统是如何通过数据冗余、分块存储和并行读写来提高数据访问的效率和可靠性的。这本书的价值在于,它提供了一个全面的视角,让我能够从宏观到微观,从理论到实践,全面地理解并行和分布式计算的各个方面,并能够根据实际需求进行有效的评估和优化。

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坦白说,我当初选择《Parallel and Distributed Computation》这本书,很大程度上是因为它的标题听起来非常“硬核”,我以为里面会充斥着大量令人望而生畏的数学公式和复杂算法。然而,真正阅读之后,我发现这本书的叙述风格更加偏向于理论的深度和严谨性,但同时也非常注重逻辑性和清晰度。作者在讲解每一个概念时,都会先给出其清晰的定义,然后通过一系列的数学证明或逻辑推导来支撑这个概念的有效性和重要性。我尤其喜欢书中对“并行复杂度理论”部分的讲解,比如对“P-completeness”和“NC类”的探讨,虽然这些内容可能对一些初学者来说会有些挑战,但它们为理解并行计算的计算能力极限提供了理论基础。作者通过对一些复杂问题的并行化难度的分析,让我认识到并非所有问题都能轻易地实现大规模并行加速。书中对“并发数据结构”的探讨也极具启发性,例如对“锁”、“信号量”、“无锁数据结构”的分析,让我看到了在共享内存模型下,如何设计高效且线程安全的并发数据结构。我非常赞赏作者在讲解这些概念时,没有回避它们可能带来的复杂性和挑战,而是坦诚地分析其优缺点,并给出相应的解决方案。这本书就像一位循循善诱的老师,它不会简单地给你答案,而是引导你去思考问题,去推导结论,让你在这个过程中真正掌握知识。即使是对于一些我之前接触过但理解不够深入的领域,比如“分布式一致性协议”(如 Paxos 和 Raft),书中也给出了比其他书籍更为详尽和清晰的讲解,让我能够更透彻地理解它们背后的逻辑和权衡。

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《Parallel and Distributed Computation》这本书给我的最大感受是它的“厚重感”。它不仅仅是一本介绍技术细节的书籍,更是一本关于计算范式的深刻思考。作者在书中对“并行计算的挑战”进行了非常深入的探讨,例如“数据依赖性”、“通信瓶颈”、“同步开销”、“故障容错”等问题。我尤其喜欢书中关于“并行程序的调试”部分的讨论,它清晰地阐述了并行程序调试的难度,并介绍了一些常用的调试技术和工具。书中对“死锁”和“活锁”等问题的分析,以及如何避免它们,都非常有启发性。我印象深刻的是,书中通过一些具体的案例,例如“哲学家就餐问题”和“生产者-消费者问题”,生动地展示了并发编程中可能出现的各种问题,并提供了相应的解决方案。此外,书中对“分布式系统中的一致性问题”的探讨也让我受益匪浅。它详细地分析了“因果一致性”、“顺序一致性”和“强一致性”等不同的一致性模型,并探讨了如何在分布式环境中实现这些一致性模型。这本书的价值在于,它不仅仅是传授知识,更是帮助我建立起一种严谨的、系统性的思维方式,让我能够更深刻地理解并行和分布式计算的本质,并能够应对其中复杂的挑战。

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我之前接触过一些关于分布式系统和并行计算的书籍,但往往都过于侧重某一方面的技术细节,比如某个特定的分布式框架或者某种并行算法的优化技巧。而《Parallel and Distributed Computation》这本书,给我的感觉是它提供了一个更为宏观和基础的视角。它并没有直接去讲“如何用Spark做大数据处理”或者“如何用MPI实现高性能计算”,而是深入到并行和分布式计算的本质——也就是计算的分解、通信、同步以及如何有效利用多处理器资源。我特别欣赏书中对“并行算法设计原则”的讲解,比如“工作量分解”、“通信与计算的重叠”、“负载均衡”等等,这些原则是适用于各种并行和分布式场景的通用方法论。作者通过对一些经典并行算法的分析,如“奇偶排序网络”、“桶排序”在并行环境下的实现,展示了这些原则是如何被应用的,以及在不同的并行模型下,这些算法的性能表现会有怎样的差异。我尤其对书中关于“通信开销的建模”和“对不同通信拓扑结构的分析”的部分印象深刻。它并没有简单地说“通信慢”,而是深入剖析了不同通信方式(如共享内存、消息传递、远程过程调用)的特点,以及它们的延迟和带宽如何影响整体性能。通过书中对“网格”、“环形”、“星形”等不同通信拓扑的比较,让我直观地理解了为什么在某些情况下,一个简单的环形连接反而比一个复杂的星形连接更有效率。这本书的价值在于,它帮助我建立了对并行和分布式计算的整体认知框架,让我能够更清晰地理解各种具体的并行和分布式技术背后的原理,而不是仅仅停留在“知其然”的层面,而是能进一步“知其所以然”。

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这本书的封面设计,初看之下,有些过于朴实,甚至可以说有些陈旧。我拿到它的时候,并没有抱太高的期待,以为它只是一本泛泛而谈的、堆砌概念的教科书。然而,当我翻开第一页,就被它严谨而又富有条理的叙述方式所吸引。作者并没有急于抛出复杂的算法或模型,而是从最基础的并行计算模型入手,循序渐进地构建起整个知识体系。我尤其喜欢它对“并行性”和“并发性”这两个概念的区分,这在很多同类书籍中往往被混淆。书中通过大量精炼的图示和抽象的伪代码,清晰地展现了不同并行模型的计算流程和资源消耗,让我这个初学者也能迅速领悟其精髓。例如,在介绍 PRAM 模型的部分,作者花了相当大的篇幅来讲解其同步性、读写冲突等核心概念,并通过几个典型的并行算法(如并行归并排序、并行矩阵乘法)的推导,让我看到了理论模型如何在实际问题中发挥作用。即使是对一些较为抽象的概念,例如“消息传递模型”中的“通信开销”和“同步开销”,作者也通过生动形象的比喻,比如模拟两个工人之间传递信息和协调工作的场景,让我得以深入理解其影响因素和优化策略。这本书的优点在于,它不仅仅停留在理论层面,更注重培养读者的抽象思维能力和解决实际问题的能力。它鼓励读者思考不同并行架构的优缺点,以及如何根据具体问题选择最适合的计算模型。这种严谨而又不失启发的叙述风格,让我感觉自己不仅仅是在阅读一本技术书籍,更像是在与一位经验丰富的导师进行一场深刻的对话,不断启发我思考更深层次的问题。

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当我第一次翻开《Parallel and Distributed Computation》这本书时,它的排版和字体选择并没有引起我太大的注意,我更关注的是内容。然而,随着阅读的深入,我发现这本书在讲解一些非常抽象和复杂的概念时,恰恰依靠了非常出色的图示和可视化手段。例如,在介绍“并行数据流模型”时,书中运用了一系列动态的流程图,清晰地展示了数据如何在不同的处理单元之间流动,以及每个单元所执行的操作。这比纯粹的文字描述要直观得多。对于“分布式事务”和“两阶段提交”等概念,书中也通过精美的时序图,清晰地展现了不同节点之间的通信交互和状态变化,让我能够非常容易地理解其中的逻辑。我尤其对书中对“并行排序算法”的图解分析印象深刻,比如对“归并排序”和“快速排序”在并行环境下的分解和合并过程,通过动画式的图示,让我仿佛身处其中,能够亲眼看到数据是如何被高效地组织和处理的。这本书的优点在于,它并非仅仅是文字的堆砌,而是巧妙地利用了视觉元素来辅助理解。这种“图文并茂”的方式,对于我这样视觉型学习者来说,简直是如获至宝。即使是对于一些相对静态的概念,例如“并行存储系统”的架构,书中也通过多层次的示意图,从宏观的系统结构到微观的磁盘读写,都进行了非常详尽的展示。这让我能够建立起一个完整的、立体的知识模型,而不是碎片化的信息。

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对我而言,《Parallel and Distributed Computation》这本书就像一座知识的宝库。它涵盖了并行和分布式计算的方方面面,从最基础的概念到最前沿的技术。我尤其欣赏书中对“并行模式”的系统性梳理,例如“数据并行”、“任务并行”、“管道并行”等。作者通过对这些模式的详细讲解,让我能够清晰地理解不同类型的并行化方式,并能够根据具体问题选择最合适的模式。我印象深刻的是,书中对“MapReduce”编程模型及其演进的讲解,它清晰地展示了如何利用这种模型来处理大规模数据集,并如何通过并行和分布式技术来提高处理效率。此外,书中对“分布式数据库”的探讨也让我受益匪浅。它分析了不同类型的分布式数据库,如“关系型分布式数据库”、“NoSQL数据库”和“NewSQL数据库”,以及它们在并行和分布式计算方面的特点和优势。我特别喜欢书中对“数据一致性”和“事务处理”在分布式数据库中的实现方式的分析。这本书的价值在于,它为我提供了一个全面的知识体系,让我能够在这个领域中游刃有余,并能够不断地学习和探索新的技术和应用。

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《Parallel and Distributed Computation》这本书,在我看来,是一本“通史”般的著作。它并没有局限于某个特定的年代或者某种特定的技术,而是从并行和分布式计算的起源开始,一直讲到现代的发展趋势。作者在书中对“并行计算的演进”进行了非常详尽的梳理,从早期的共享内存多处理器系统,到后来的分布式内存系统,再到如今的云计算和大规模集群。我尤其喜欢书中对“并行计算的未来趋势”的展望,例如对“异构计算”、“类脑计算”和“量子计算”等新兴领域的探讨。作者在分析这些前沿技术时,并没有仅仅停留在概念层面,而是深入地探讨了它们可能带来的机遇和挑战,以及它们对并行和分布式计算的影响。我印象深刻的是,书中对“GPU计算”的讲解,它清晰地阐述了GPU的并行架构特点,以及如何利用GPU进行大规模并行计算。此外,书中对“云计算中的并行和分布式计算”的探讨也让我受益匪浅。它分析了云计算平台如何提供弹性的计算资源,以及如何利用这些资源来实现大规模的并行和分布式应用。这本书的价值在于,它为我提供了一个广阔的视野,让我能够站在历史的角度去理解并行和分布式计算的发展脉络,并能够更好地把握未来的发展方向。

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当时在图书馆借的,bertsekas和他最得意弟子Tsitsiklis的一本巨著(网上也能找到solution manual,内容广而多,适合自学)。读这本书就想起当年和一些教授聊天时候的对话:其实分布式算法、并行计算(优化)的理论基础在上世纪90年代之前就已经比较丰满了(bertsekas自己说那个时候也是有很多公司有这方面的需求,所以他们才大力去研究的)。但等他们把理论做完之后才发现实际上当时的(硬件)计算能力还远达不到可以将并行计算实际被广泛运用,也因此这方面的研究才沉寂了很长一段时间,在最近十年才伴随着深度学习、云计算(平台)的概念和产品再次火了起来。

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当时在图书馆借的,bertsekas和他最得意弟子Tsitsiklis的一本巨著(网上也能找到solution manual,内容广而多,适合自学)。读这本书就想起当年和一些教授聊天时候的对话:其实分布式算法、并行计算(优化)的理论基础在上世纪90年代之前就已经比较丰满了(bertsekas自己说那个时候也是有很多公司有这方面的需求,所以他们才大力去研究的)。但等他们把理论做完之后才发现实际上当时的(硬件)计算能力还远达不到可以将并行计算实际被广泛运用,也因此这方面的研究才沉寂了很长一段时间,在最近十年才伴随着深度学习、云计算(平台)的概念和产品再次火了起来。

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http://ishare.iask.sina.com.cn/f/12623521.html

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当时在图书馆借的,bertsekas和他最得意弟子Tsitsiklis的一本巨著(网上也能找到solution manual,内容广而多,适合自学)。读这本书就想起当年和一些教授聊天时候的对话:其实分布式算法、并行计算(优化)的理论基础在上世纪90年代之前就已经比较丰满了(bertsekas自己说那个时候也是有很多公司有这方面的需求,所以他们才大力去研究的)。但等他们把理论做完之后才发现实际上当时的(硬件)计算能力还远达不到可以将并行计算实际被广泛运用,也因此这方面的研究才沉寂了很长一段时间,在最近十年才伴随着深度学习、云计算(平台)的概念和产品再次火了起来。

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