Handbook of Performability Engineering pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Misra, Krishna B. 编

出品人:

页数:1316

译者:

出版时间:

价格:$ 360.47

装帧:

isbn号码:9781848001305

丛书系列:

图书标签:

可靠性工程
性能工程
系统工程
排队论
性能建模
仿真
概率模型
故障分析
可用性
可维护性

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具体描述

The performance of a product, a system or a service is usually judged in terms of dependability (which can be defined as an aggregate of quality, reliability, and maintainability etc.) and safety, not overlooking the cost of achieving these attributes. As of now, dependability and cost effectiveness are primarily seen as instruments for conducting the international trade in the free market environment and thereby deciding the economic prosperity of a nation. However, the internalization of the hidden costs of environment preservation will have to be accounted for, sooner or later, in order to be able to produce sustainable products in the long run. These factors cannot be considered in isolation of each other. The a oeHandbook of Performability Engineeringa considers all aspects of performability engineering, providing a holistic view of the entire life cycle of activities of the product, along with the associated cost of environmental preservation at each stage, while maximizing the performance.

现代系统可靠性与弹性工程：面向复杂系统的新范式书籍简介在当前技术飞速发展、系统日益复杂和相互依赖性增强的时代，传统的基于故障率的可靠性工程方法已无法完全满足对系统性能、可用性和持续运营能力日益严苛的要求。本书《现代系统可靠性与弹性工程：面向复杂系统的新范式》旨在为研究人员、工程师和技术管理者提供一套全面、深入且面向实践的理论框架和工程方法，用以设计、分析、评估和管理具有高度动态性和不确定性的复杂工程系统。本书关注的焦点超越了单纯的“不发生故障”，而是延伸至系统在面临各种内部缺陷、外部干扰和不断变化的工作负载时，依然能够提供预期服务的“韧性”与“可持续性能”。第一部分：理论基础与范式转变本书首先回顾了经典可靠性工程的核心概念，如平均故障间隔时间（MTBF）、平均修复时间（MTTR）和系统的可用性（Availability），并深入探讨了这些度量在面对现代分布式、云计算和物联网（IoT）架构时的局限性。 1.1 复杂系统的特性与建模挑战复杂系统被定义为由大量相互作用的组件构成的实体，表现出涌现性（Emergence）、非线性和自组织特性。本书详细分析了导致传统模型失效的关键特性：非马尔可夫性与异构故障模式：现实中的故障过程往往依赖于系统历史状态，非指数分布的故障率和恢复率是常态。我们将引入非平稳随机过程和半马尔可夫过程来更精确地建模这些行为。相互依赖性与级联效应：在集成系统中，一个子系统的局部故障可能通过耦合机制迅速扩散，导致系统范围的灾难性失效。本书阐述了基于图论和网络科学的依赖性分析方法。性能退化与弹性阈值：系统性能往往是渐进退化的，而非突发性失效。需要定义明确的性能基线和“可接受的降级”阈值，这是实现持续运行的关键。 1.2 从可靠性到可信赖性：新度量体系的构建传统的“0或1”的可靠性视角被“性能持续性”所取代。本书重点介绍了如何量化系统的弹性（Resilience）与可持续性（Sustainability）。弹性（Resilience）的维度解构：弹性不再是单一指标，而是由四个关键维度构成：抵抗力（Resistance）——抵抗初始冲击的能力；恢复力（Recovery）——从降级状态恢复到预期性能所需的时间和效率；适应力（Adaptability）——在持续的扰动下调整操作模式的能力；以及鲁棒性（Robustness）——在设计裕度内保持稳定性的能力。性能包络分析（Performance Envelope Analysis）：引入更精细的性能指标，如P-Q-T（性能-质量-时间）曲线，用于评估系统在不同压力水平下的服务质量（QoS）保证水平。不确定性量化与概率界限：鉴于复杂系统输入参数的内在不确定性，本书采用贝叶斯方法和区间概率理论，为可靠性评估提供更具信息量的概率界限，而非单一点估计。第二部分：弹性设计与架构策略本部分聚焦于如何在系统生命周期的早期阶段，通过架构设计来内建系统的抗脆弱性。 2.1 冗余与多样性设计原则本书详细探讨了不同类型的冗余策略及其在资源受限环境下的权衡：主动/被动/混合冗余：分析了热备份、冷启动恢复机制的效率对比。功能多样性（Functional Diversity）：强调通过采用不同原理或技术实现的组件来执行相同任务，以应对“共因失效”（Common Cause Failures）。我们将应用信息论的视角来量化不同组件间的依赖程度。地理与逻辑分离：针对分布式系统，探讨如何通过空间和逻辑上的去中心化来分散风险，避免单一破坏点。 2.2 优雅降级（Graceful Degradation）的实现优雅降级是弹性工程的核心实践，确保在资源受限或关键组件失效时，系统仍能提供核心价值服务。服务优先级映射：如何建立清晰的服务依赖图谱，确定哪些服务是“必须的”（Must-Have），哪些是“可削减的”（Can-Be-Sacrificed）。资源调配与动态重构：介绍基于实时监控数据的动态负载均衡、故障隔离（Fault Isolation）和自动切换机制。例如，使用隔离容器和微服务架构中的熔断器（Circuit Breakers）模式来限制故障的传播范围。性能降级契约：如何在服务级别协议（SLA）中明确规定系统在降级模式下的最低性能保证。 2.3 预防性与预测性维护的新视野超越了传统的基于时间的维护策略，本书引入了基于状态（Condition-Based）和基于预测（Predictive）的维护范式。健康状态监测（Health Indexing）：利用多源传感器数据（如温度、振动、日志数据流）构建多维健康指标（Health Index）。剩余使用寿命（RUL）预测模型：结合机器学习（如长短期记忆网络 LSTM）来预测组件的退化趋势，从而优化维护窗口，最大限度地减少停机时间，同时避免过度维护。第三部分：分析、评估与运营实践本书的最后一部分侧重于在系统实际运行中，如何运用量化工具和运营流程来持续提升弹性水平。 3.1 高级建模与仿真技术针对复杂系统的非解析特性，仿真成为关键的分析工具：马尔可夫链与再生过程：应用离散事件仿真（DES）和基于代理的建模（ABM）来模拟大规模交互系统的动态行为和级联失效路径。贝叶斯网络（Bayesian Networks）：用于结构化地表示组件间的因果关系和概率依赖，特别是在知识不完全的情况下进行推理。压力测试与“混沌工程”（Chaos Engineering）：阐述如何设计和执行受控的破坏实验（如随机终止服务、注入高延迟），以验证系统在边界条件下的弹性假设，并记录系统的实际恢复时间。 3.2 运营中的弹性管理（Resilience Management in Operation）弹性工程是一个持续的过程，需要在运营中不断迭代和学习。事件响应与事后分析：建立结构化的事件响应流程，重点关注“根源弹性差距”（Root Resilience Gaps）的识别，而非仅仅是故障恢复。安全与弹性的交集：探讨了网络安全事件（如DDoS攻击、恶意软件）如何作为一种外部干扰因素，与结构性故障共同作用于系统，并提出了将安全保障纳入整体弹性框架的方法。知识反馈循环：强调将仿真结果、混沌实验数据和实际事故报告整合到设计模型中，形成持续改进的“弹性闭环”。目标读者本书为系统架构师、可靠性工程师、软件开发团队负责人、运营技术（DevOps/SRE）专家，以及任何从事设计和维护关键任务、高可用性系统的专业人士提供了不可或缺的参考指南。它不仅是理论的深入探讨，更是实现下一代高韧性系统的工程蓝图。