作业系统理论与实务(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　Introduction to Operating Systems

　　*加入平板电脑与智慧型手机的介绍，因应目前行动通讯的发展。

　　*加入云端系统的介绍，包括云端运算的发展与分散式运算，以及云端作业系统的说明，实作上可以搭配Google的平台。

　　*新增扩充作业系统的核心(kernel)单元，让学习者进行系统层次的实作，体验较为深入的技术细节。

　　*补充说明PCB (Process Control Block)，让处理元的概念更清楚与完整。

　　*加入哲学家用餐问题的更详细说明，这是同步问题中相当典型的例子。

　　*资讯与系统安全的部分补充说明Malware，帮助学习者建立一个比电脑病毒更通化的概念。

　　*附录的实作改成VirtualBox，因为此软体可以免费自由下载，又很稳定，很值得让学习者尝试。

　　*作业系统的定义 :了解作业系统是什么，跟其他系统有何不同。

　　*作业系统的功能 :涵盖作业系统的管理功能，例如处理元的管理、记忆体的管理、输出入管理、网路的功能与周边装置的管理。

　　*作业系统的工作原理与理论 :涵盖处理元的排程管理、周边装置的排程管理、同时性控制的理论、分散式系统、系统保护机制与资讯安全等主题。

　　*作业系统的实务：包括特定作业系统的架构与设计、系统的开发介面、虚拟化系统等主题。

　　*作业系统的新应用与新发展 :例如嵌入式系统、虚拟化技术，以及云端运算等。

　　*本书内容完整涵盖作业系统领域，此次改版特别针对处理元管理与同时性控制提供更多实例，也加入云端技术的内容。撰写时尽量加註参考文献与资料来源，读者可以从这些参考资料再延伸学习。

　　*书中多处提出该领域中的一些有趣的发展，希望能激起学习者思考的潜力，进而主动充实教材范围以外的知识。

好的，这是一本关于分布式系统架构与实践的图书简介，旨在为读者提供深入理解和构建现代、高可用、可扩展的分布式系统的知识体系。 --- 分布式系统架构与实践：从理论基石到前沿应用 导语：驾驭复杂性的艺术 在当今的技术浪潮中，无论是云计算基础设施、超大规模互联网服务，还是实时数据处理平台，分布式系统已成为支撑一切复杂应用的核心骨架。然而，构建一个真正健壮、高效且易于维护的分布式系统，绝非简单地将多个计算机节点堆砌起来。它需要深刻理解并发性、网络延迟、故障恢复、一致性模型等一系列固有的难题。 本书《分布式系统架构与实践（第二版）》并非聚焦于特定操作系统底层的微观调度，而是将视角提升至系统级的宏观设计与决策层面。我们致力于揭示构建下一代分布式应用所必须掌握的理论基础、设计模式以及行业最佳实践，帮助架构师和工程师们跨越从单体应用到分布式复杂环境的鸿沟。 第一部分：理论基石与核心挑战 本部分将系统地梳理分布式系统领域的理论基础，为后续的架构设计提供坚实的理论支撑。我们深入探讨了分布式系统面临的根本性挑战，并介绍了解决这些挑战的关键模型。 第1章：分布式系统的基本概念与模型 清晰界定分布式系统的范畴、目标与挑战。介绍不同类型的系统拓扑结构（如对等网络、主从结构、无主结构）。重点解析CAP 定理的现代解读，以及在实际场景中如何权衡一致性、可用性和分区容错性。讨论FLP 不可能性对异步系统设计的影响，并引入时间、同步与异步通信的概念。 第2章：共识算法的演进与应用 共识是分布式系统的灵魂。本章详述了实现系统内部状态一致性的核心算法。 Paxos 算法的深入剖析：从协议流程、角色划分（提议者、接受者、学习者）到实际部署中的常见陷阱。 Raft 算法的实践指南：作为 Paxos 的易理解替代方案，详述其领导者选举、日志复制和安全性保证。 拜占庭容错（BFT）基础：简要介绍 BFT 的必要性，特别是在区块链和高度不可信环境中的应用前景。 第3章：数据一致性模型与事务处理 一致性并非铁板一块。本章细致区分了不同级别的一致性保证，指导读者根据业务需求做出选择。 强一致性与线性一致性：定义与实现成本。 因果一致性、会话一致性与最终一致性：在时间和空间维度上对数据延迟的容忍度分析。 分布式事务（Distributed Transactions）：探讨 Two-Phase Commit (2PC) 和 Three-Phase Commit (3PC) 的局限性。重点介绍Saga 模式和TCC (Try-Confirm-Cancel) 模式在微服务架构中的应用，实现补偿机制以应对部分失败。 第二部分：服务间通信与系统互操作性 现代分布式系统依赖高效、可靠的网络通信。本部分关注服务发现、消息传递和远程过程调用（RPC）的最佳实践。 第4章：现代 RPC 框架与序列化技术 超越传统 Web Service 的限制，探索高性能通信协议。 RESTful API 的局限性：何时需要更高效的替代方案。 gRPC 深入解析：利用 Protocol Buffers 实现跨语言的高效通信，探讨其流式传输能力和服务定义（IDL）。 序列化技术对比：JSON、XML、MessagePack 与 Protobuf 在性能、体积和兼容性上的权衡。 第5章：消息队列与异步通信模式 消息队列是解耦系统、缓冲负载和实现事件驱动架构的关键组件。 消息队列选型：分析 Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ 等主流产品的适用场景（高吞吐量日志/事件流 vs. 传统可靠消息传递）。 发布/订阅（Pub/Sub）模式：实现一对多通信和扇出（Fan-out）机制。 消息语义：精确一次（Exactly-Once）、至少一次（At-Least-Once）的实现难度与工程策略，以及如何处理消息重复消费问题。 第6章：服务发现与注册中心 在动态变化的集群环境中，如何定位服务成为一个核心挑战。 静态发现与动态发现：从 DNS 到专用注册中心（如 ZooKeeper, Consul, etcd）。 客户端负载均衡：介绍 L4/L7 负载均衡器的作用，以及客户端侧负载均衡（如 Ribbon 或 gRPC 客户端负载均衡策略）的优势。 健康检查与心跳机制：确保系统对节点故障的快速反应能力。 第三部分：数据存储与扩展性设计 本部分关注如何设计能够应对海量数据和高并发请求的持久化层。 第7章：分布式存储系统的设计原则 理解数据分区（Sharding）和复制（Replication）策略是扩展存储系统的基石。 数据分区策略：哈希分区、范围分区、一致性哈希（Consistent Hashing）的原理与应用场景，特别关注数据热点（Hot Spots）的规避。 数据复制拓扑：主从复制（Master-Slave）、多主复制（Multi-Master）和无主复制的优劣。 分布式锁服务：基于 ZooKeeper 或 Redis 实现的分布式锁的原子性与死锁恢复机制。 第8章：NoSQL 数据库的实践与选型 针对不同数据模型选择最合适的存储方案。 键值存储（Key-Value Stores）：如 RocksDB 的 LSM-Tree 结构原理及其在写入密集型场景的应用。 文档数据库与列式存储：理解 MongoDB 和 Cassandra 等系统背后的设计哲学，特别关注 Cassandra 的去中心化架构和可调一致性（Tunable Consistency）。 图数据库：在社交网络和知识图谱中的特定应用。 第9章：分布式缓存策略与穿透防御 缓存是提升系统性能的关键，但引入缓存也带来了缓存一致性问题。 缓存层级：本地缓存、分布式缓存（Redis/Memcached）的部署考量。 缓存失效策略：LRU, LFU 与 TTL 的选择。 缓存穿透、缓存雪崩与缓存击穿：识别这些常见故障模式，并部署相应的防御机制（如布隆过滤器、互斥锁）。 第四部分：可靠性、运维与前沿趋势 构建一个成功的分布式系统，必须将故障视为常态，并将可观测性融入设计之初。 第10章：容错与弹性设计 系统必须在部分组件失败时仍能提供服务。 隔离与限流：熔断器（Circuit Breaker）模式的应用，防止故障在系统中蔓延。 超时与重试机制：设计合理的指数退避（Exponential Backoff）策略，避免重试风暴。 混沌工程（Chaos Engineering）：从理论走向实践，通过主动注入故障来验证系统的恢复能力和弹性边界。 第11章：分布式系统的可观测性（Observability） 在黑盒环境中，理解系统内部状态至关重要。 分布式日志：集中式日志系统（ELK/Loki）的搭建与查询优化。 度量指标（Metrics）：Prometheus 及其生态系统，定义关键的 RED（Rate, Errors, Duration）指标。 分布式追踪（Tracing）：使用 OpenTelemetry 等标准，追踪请求在服务间的完整生命周期，定位延迟瓶颈。 第12章：云原生与Serverless的架构启示 展望未来，云环境下的新范式对传统分布式系统设计提出的新要求。 容器化与编排：Kubernetes 在弹性伸缩、自愈能力方面的角色。 无状态化设计：如何将状态迁移至外部存储，以最大化服务实例的灵活性。 Serverless 架构：理解 FaaS（Function as a Service）对事件驱动和资源管理的范式转变。 结语：持续演进的蓝图 分布式系统是一个不断演进的领域。本书旨在提供一个稳定且全面的知识框架，使读者能够评估新技术、设计健壮的架构，并具备应对未来挑战的底层思维。掌握这些原则，便能更自信地驾驭现代软件工程中最复杂但也最有价值的领域。

PART 1 建立入门观念
Chapter 01 认识电脑系统
Chapter 02 作业系统面面观

PART 2 处理元的管理
Chapter 03 认识处理元
Chapter 04 排程 (Scheduling)
Chapter 05 同步 (Synchronization)
Chapter 06 死结 (Deadlock)
Chapter 07 进阶的同步观念与实务

PART 3 记忆体的管理 (memory management)
Chapter 08 记忆体管理的概念
Chapter 09 虚拟记忆体 (virtual memory)

PART 4 储存装置的管理 (storage management)
Chapter 10 档案系统 (file system)
Chapter 11 储存装置与其管理
Chapter 12 输出入系统

PART 5 分散式系统
Chapter 13 分散式作业系统
Chapter 14 分散式档案系统
Chapter 15 分散式系统的理论与实务

PART 6 系统的保护与安全管理
Chapter 16 系统的保护
Chapter 17 系统的安全管理

PART 7 特定系统介绍与案例探讨
Chapter 18 特定系统的介绍
Chapter 19 作业系统的实例与研究方向

PART 8 附录
Appendixe A 虚拟机器的使用实务
Appendixe B 参考文献
Appendixe C 索引

评分☆☆☆☆☆

这本书最大的亮点之一在于其丰富的图示和表格。枯燥的理论知识，通过精心设计的图表，瞬间变得直观易懂。比如在讲解进程状态转换时，书中提供的流程图一目了然，比单纯的文字描述效果好太多了。又比如在对比不同的内存管理技术时，书中用表格清晰地列出了它们的优缺点、适用场景，方便读者进行比较和选择。我注意到，这些图表不仅在形式上做得很好，在内容上也非常准确，能够很好地辅助理解。有时候，一个简单的示意图就能解决困扰我半天的疑惑。这种“可视化”的学习方式，对于我这种比较依赖视觉学习的人来说，简直是福音。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，这本“作业系统理论与实务(第二版)”给我留下了深刻的印象。它是一本集理论性、实践性、易读性于一体的优秀教材。作者的专业知识和教学经验在这本书中得到了充分的体现。对于我这样一个正在努力学习作业系统知识的学生来说，它无疑是一本宝贵的参考书。书中的内容涵盖面广，讲解深入，而且语言风格平实易懂，非常适合作为入门和进阶的学习资料。我个人认为，无论你是初学者还是有一定基础的读者，都能从中获益匪浅。它能帮助你构建扎实的理论基础，同时也能让你对接下来的实操学习有一个清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

从实务操作的角度来看，这本书也提供了非常有价值的内容。它不仅仅停留在理论层面，还指导读者如何去理解和实践。虽然我还没有机会全部实践书中的代码示例，但光看那些详细的操作步骤和代码注释，就足以让人对接下来的学习充满信心。作者在讲解某些算法时，还会提及它们在实际应用中的性能表现，以及可能遇到的问题。这让我意识到，理论知识的学习固然重要，但能够将其转化为实际操作，解决真实世界的问题，才是学习的最终目的。这本书在这方面做得非常出色，为想要深入了解作业系统内部运作的读者提供了坚实的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就让人眼前一亮，不同于市面上一些过于死板的技术书籍，它采取了一种更具现代感和亲和力的排版方式。封面上的主色调是沉稳的蓝色，搭配一些抽象的线路图和齿轮元素，隐喻着作业系统的核心功能——管理与协调。字体选择也相当讲究，标题“作业系统理论与实务(第二版)”清晰醒目，副标题则用一种稍细的字体呈现，整体给人一种专业而不失活力的感觉。在书脊部分，作者的姓名和出版社的信息也一目了然，方便在书架上查找。我特别喜欢它纸张的触感，那种略带磨砂的质感，握在手里非常舒服，也减少了反光，即使在灯光下阅读也不会感到刺眼。整体包装给人一种“高品质”的印象，让人忍不住想翻开它，一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

翻开这本书，首先感受到的是它清晰的逻辑结构。即使是对作业系统不太熟悉的读者，也能很快抓住重点。从最基础的概念讲起，比如进程、线程、内存管理，一步一步深入到更复杂的调度算法、同步机制、文件系统等等。作者在解释每个概念时，都力求深入浅出，避免使用过多晦涩难懂的术语。当需要引入专业术语时，作者也会给出详细的解释和例子，确保读者能够理解。我特别欣赏它在讲解一些经典理论时，会穿插一些实际案例分析，比如不同作业系统在处理并发时的不同策略，或者某个安全漏洞是如何被利用的。这种理论与实践相结合的方式，让抽象的概念变得更加生动具体，也更能激发读者的学习兴趣。