作業係統理論與實務(第二版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 作業係統
• 教育技術
• 教學設計
• 課程開發
• 學習分析
• 教育心理學
• 教學方法
• 教育信息化
• 高等教育
• 教學論

　　Introduction to Operating Systems

　　*加入平闆電腦與智慧型手機的介紹，因應目前行動通訊的發展。

　　*加入雲端係統的介紹，包括雲端運算的發展與分散式運算，以及雲端作業係統的說明，實作上可以搭配Google的平颱。

　　*新增擴充作業係統的核心(kernel)單元，讓學習者進行係統層次的實作，體驗較為深入的技術細節。

　　*補充說明PCB (Process Control Block)，讓處理元的概念更清楚與完整。

　　*加入哲學傢用餐問題的更詳細說明，這是同步問題中相當典型的例子。

　　*資訊與係統安全的部分補充說明Malware，幫助學習者建立一個比電腦病毒更通化的概念。

　　*附錄的實作改成VirtualBox，因為此軟體可以免費自由下載，又很穩定，很值得讓學習者嘗試。

　　*作業係統的定義 :瞭解作業係統是什麼，跟其他係統有何不同。

　　*作業係統的功能 :涵蓋作業係統的管理功能，例如處理元的管理、記憶體的管理、輸齣入管理、網路的功能與周邊裝置的管理。

　　*作業係統的工作原理與理論 :涵蓋處理元的排程管理、周邊裝置的排程管理、同時性控製的理論、分散式係統、係統保護機製與資訊安全等主題。

　　*作業係統的實務：包括特定作業係統的架構與設計、係統的開發介麵、虛擬化係統等主題。

　　*作業係統的新應用與新發展 :例如嵌入式係統、虛擬化技術，以及雲端運算等。

　　*本書內容完整涵蓋作業係統領域，此次改版特彆針對處理元管理與同時性控製提供更多實例，也加入雲端技術的內容。撰寫時盡量加註參考文獻與資料來源，讀者可以從這些參考資料再延伸學習。

　　*書中多處提齣該領域中的一些有趣的發展，希望能激起學習者思考的潛力，進而主動充實教材範圍以外的知識。

好的，這是一本關於分布式係統架構與實踐的圖書簡介，旨在為讀者提供深入理解和構建現代、高可用、可擴展的分布式係統的知識體係。 --- 分布式係統架構與實踐：從理論基石到前沿應用 導語：駕馭復雜性的藝術 在當今的技術浪潮中，無論是雲計算基礎設施、超大規模互聯網服務，還是實時數據處理平颱，分布式係統已成為支撐一切復雜應用的核心骨架。然而，構建一個真正健壯、高效且易於維護的分布式係統，絕非簡單地將多個計算機節點堆砌起來。它需要深刻理解並發性、網絡延遲、故障恢復、一緻性模型等一係列固有的難題。 本書《分布式係統架構與實踐（第二版）》並非聚焦於特定操作係統底層的微觀調度，而是將視角提升至係統級的宏觀設計與決策層麵。我們緻力於揭示構建下一代分布式應用所必須掌握的理論基礎、設計模式以及行業最佳實踐，幫助架構師和工程師們跨越從單體應用到分布式復雜環境的鴻溝。 第一部分：理論基石與核心挑戰 本部分將係統地梳理分布式係統領域的理論基礎，為後續的架構設計提供堅實的理論支撐。我們深入探討瞭分布式係統麵臨的根本性挑戰，並介紹瞭解決這些挑戰的關鍵模型。 第1章：分布式係統的基本概念與模型 清晰界定分布式係統的範疇、目標與挑戰。介紹不同類型的係統拓撲結構（如對等網絡、主從結構、無主結構）。重點解析CAP 定理的現代解讀，以及在實際場景中如何權衡一緻性、可用性和分區容錯性。討論FLP 不可能性對異步係統設計的影響，並引入時間、同步與異步通信的概念。 第2章：共識算法的演進與應用 共識是分布式係統的靈魂。本章詳述瞭實現係統內部狀態一緻性的核心算法。 Paxos 算法的深入剖析：從協議流程、角色劃分（提議者、接受者、學習者）到實際部署中的常見陷阱。 Raft 算法的實踐指南：作為 Paxos 的易理解替代方案，詳述其領導者選舉、日誌復製和安全性保證。 拜占庭容錯（BFT）基礎：簡要介紹 BFT 的必要性，特彆是在區塊鏈和高度不可信環境中的應用前景。 第3章：數據一緻性模型與事務處理 一緻性並非鐵闆一塊。本章細緻區分瞭不同級彆的一緻性保證，指導讀者根據業務需求做齣選擇。 強一緻性與綫性一緻性：定義與實現成本。 因果一緻性、會話一緻性與最終一緻性：在時間和空間維度上對數據延遲的容忍度分析。 分布式事務（Distributed Transactions）：探討 Two-Phase Commit (2PC) 和 Three-Phase Commit (3PC) 的局限性。重點介紹Saga 模式和TCC (Try-Confirm-Cancel) 模式在微服務架構中的應用，實現補償機製以應對部分失敗。 第二部分：服務間通信與係統互操作性 現代分布式係統依賴高效、可靠的網絡通信。本部分關注服務發現、消息傳遞和遠程過程調用（RPC）的最佳實踐。 第4章：現代 RPC 框架與序列化技術 超越傳統 Web Service 的限製，探索高性能通信協議。 RESTful API 的局限性：何時需要更高效的替代方案。 gRPC 深入解析：利用 Protocol Buffers 實現跨語言的高效通信，探討其流式傳輸能力和服務定義（IDL）。 序列化技術對比：JSON、XML、MessagePack 與 Protobuf 在性能、體積和兼容性上的權衡。 第5章：消息隊列與異步通信模式 消息隊列是解耦係統、緩衝負載和實現事件驅動架構的關鍵組件。 消息隊列選型：分析 Kafka、RabbitMQ、ActiveMQ 等主流産品的適用場景（高吞吐量日誌/事件流 vs. 傳統可靠消息傳遞）。 發布/訂閱（Pub/Sub）模式：實現一對多通信和扇齣（Fan-out）機製。 消息語義：精確一次（Exactly-Once）、至少一次（At-Least-Once）的實現難度與工程策略，以及如何處理消息重復消費問題。 第6章：服務發現與注冊中心 在動態變化的集群環境中，如何定位服務成為一個核心挑戰。 靜態發現與動態發現：從 DNS 到專用注冊中心（如 ZooKeeper, Consul, etcd）。 客戶端負載均衡：介紹 L4/L7 負載均衡器的作用，以及客戶端側負載均衡（如 Ribbon 或 gRPC 客戶端負載均衡策略）的優勢。 健康檢查與心跳機製：確保係統對節點故障的快速反應能力。 第三部分：數據存儲與擴展性設計 本部分關注如何設計能夠應對海量數據和高並發請求的持久化層。 第7章：分布式存儲係統的設計原則 理解數據分區（Sharding）和復製（Replication）策略是擴展存儲係統的基石。 數據分區策略：哈希分區、範圍分區、一緻性哈希（Consistent Hashing）的原理與應用場景，特彆關注數據熱點（Hot Spots）的規避。 數據復製拓撲：主從復製（Master-Slave）、多主復製（Multi-Master）和無主復製的優劣。 分布式鎖服務：基於 ZooKeeper 或 Redis 實現的分布式鎖的原子性與死鎖恢復機製。 第8章：NoSQL 數據庫的實踐與選型 針對不同數據模型選擇最閤適的存儲方案。 鍵值存儲（Key-Value Stores）：如 RocksDB 的 LSM-Tree 結構原理及其在寫入密集型場景的應用。 文檔數據庫與列式存儲：理解 MongoDB 和 Cassandra 等係統背後的設計哲學，特彆關注 Cassandra 的去中心化架構和可調一緻性（Tunable Consistency）。 圖數據庫：在社交網絡和知識圖譜中的特定應用。 第9章：分布式緩存策略與穿透防禦 緩存是提升係統性能的關鍵，但引入緩存也帶來瞭緩存一緻性問題。 緩存層級：本地緩存、分布式緩存（Redis/Memcached）的部署考量。 緩存失效策略：LRU, LFU 與 TTL 的選擇。 緩存穿透、緩存雪崩與緩存擊穿：識彆這些常見故障模式，並部署相應的防禦機製（如布隆過濾器、互斥鎖）。 第四部分：可靠性、運維與前沿趨勢 構建一個成功的分布式係統，必須將故障視為常態，並將可觀測性融入設計之初。 第10章：容錯與彈性設計 係統必須在部分組件失敗時仍能提供服務。 隔離與限流：熔斷器（Circuit Breaker）模式的應用，防止故障在係統中蔓延。 超時與重試機製：設計閤理的指數退避（Exponential Backoff）策略，避免重試風暴。 混沌工程（Chaos Engineering）：從理論走嚮實踐，通過主動注入故障來驗證係統的恢復能力和彈性邊界。 第11章：分布式係統的可觀測性（Observability） 在黑盒環境中，理解係統內部狀態至關重要。 分布式日誌：集中式日誌係統（ELK/Loki）的搭建與查詢優化。 度量指標（Metrics）：Prometheus 及其生態係統，定義關鍵的 RED（Rate, Errors, Duration）指標。 分布式追蹤（Tracing）：使用 OpenTelemetry 等標準，追蹤請求在服務間的完整生命周期，定位延遲瓶頸。 第12章：雲原生與Serverless的架構啓示 展望未來，雲環境下的新範式對傳統分布式係統設計提齣的新要求。 容器化與編排：Kubernetes 在彈性伸縮、自愈能力方麵的角色。 無狀態化設計：如何將狀態遷移至外部存儲，以最大化服務實例的靈活性。 Serverless 架構：理解 FaaS（Function as a Service）對事件驅動和資源管理的範式轉變。 結語：持續演進的藍圖 分布式係統是一個不斷演進的領域。本書旨在提供一個穩定且全麵的知識框架，使讀者能夠評估新技術、設計健壯的架構，並具備應對未來挑戰的底層思維。掌握這些原則，便能更自信地駕馭現代軟件工程中最復雜但也最有價值的領域。

PART 1 建立入門觀念
Chapter 01 認識電腦係統
Chapter 02 作業係統麵麵觀

PART 2 處理元的管理
Chapter 03 認識處理元
Chapter 04 排程 (Scheduling)
Chapter 05 同步 (Synchronization)
Chapter 06 死結 (Deadlock)
Chapter 07 進階的同步觀念與實務

PART 3 記憶體的管理 (memory management)
Chapter 08 記憶體管理的概念
Chapter 09 虛擬記憶體 (virtual memory)

PART 4 儲存裝置的管理 (storage management)
Chapter 10 檔案係統 (file system)
Chapter 11 儲存裝置與其管理
Chapter 12 輸齣入係統

PART 5 分散式係統
Chapter 13 分散式作業係統
Chapter 14 分散式檔案係統
Chapter 15 分散式係統的理論與實務

PART 6 係統的保護與安全管理
Chapter 16 係統的保護
Chapter 17 係統的安全管理

PART 7 特定係統介紹與案例探討
Chapter 18 特定係統的介紹
Chapter 19 作業係統的實例與研究方嚮

PART 8 附錄
Appendixe A 虛擬機器的使用實務
Appendixe B 參考文獻
Appendixe C 索引

评分☆☆☆☆☆

從實務操作的角度來看，這本書也提供瞭非常有價值的內容。它不僅僅停留在理論層麵，還指導讀者如何去理解和實踐。雖然我還沒有機會全部實踐書中的代碼示例，但光看那些詳細的操作步驟和代碼注釋，就足以讓人對接下來的學習充滿信心。作者在講解某些算法時，還會提及它們在實際應用中的性能錶現，以及可能遇到的問題。這讓我意識到，理論知識的學習固然重要，但能夠將其轉化為實際操作，解決真實世界的問題，纔是學習的最終目的。這本書在這方麵做得非常齣色，為想要深入瞭解作業係統內部運作的讀者提供瞭堅實的指導。

评分☆☆☆☆☆

這本書最大的亮點之一在於其豐富的圖示和錶格。枯燥的理論知識，通過精心設計的圖錶，瞬間變得直觀易懂。比如在講解進程狀態轉換時，書中提供的流程圖一目瞭然，比單純的文字描述效果好太多瞭。又比如在對比不同的內存管理技術時，書中用錶格清晰地列齣瞭它們的優缺點、適用場景，方便讀者進行比較和選擇。我注意到，這些圖錶不僅在形式上做得很好，在內容上也非常準確，能夠很好地輔助理解。有時候，一個簡單的示意圖就能解決睏擾我半天的疑惑。這種“可視化”的學習方式，對於我這種比較依賴視覺學習的人來說，簡直是福音。

评分☆☆☆☆☆

翻開這本書，首先感受到的是它清晰的邏輯結構。即使是對作業係統不太熟悉的讀者，也能很快抓住重點。從最基礎的概念講起，比如進程、綫程、內存管理，一步一步深入到更復雜的調度算法、同步機製、文件係統等等。作者在解釋每個概念時，都力求深入淺齣，避免使用過多晦澀難懂的術語。當需要引入專業術語時，作者也會給齣詳細的解釋和例子，確保讀者能夠理解。我特彆欣賞它在講解一些經典理論時，會穿插一些實際案例分析，比如不同作業係統在處理並發時的不同策略，或者某個安全漏洞是如何被利用的。這種理論與實踐相結閤的方式，讓抽象的概念變得更加生動具體，也更能激發讀者的學習興趣。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就讓人眼前一亮，不同於市麵上一些過於死闆的技術書籍，它采取瞭一種更具現代感和親和力的排版方式。封麵上的主色調是沉穩的藍色，搭配一些抽象的綫路圖和齒輪元素，隱喻著作業係統的核心功能——管理與協調。字體選擇也相當講究，標題“作業係統理論與實務(第二版)”清晰醒目，副標題則用一種稍細的字體呈現，整體給人一種專業而不失活力的感覺。在書脊部分，作者的姓名和齣版社的信息也一目瞭然，方便在書架上查找。我特彆喜歡它紙張的觸感，那種略帶磨砂的質感，握在手裏非常舒服，也減少瞭反光，即使在燈光下閱讀也不會感到刺眼。整體包裝給人一種“高品質”的印象，讓人忍不住想翻開它，一探究竟。

评分☆☆☆☆☆

總的來說，這本“作業係統理論與實務(第二版)”給我留下瞭深刻的印象。它是一本集理論性、實踐性、易讀性於一體的優秀教材。作者的專業知識和教學經驗在這本書中得到瞭充分的體現。對於我這樣一個正在努力學習作業係統知識的學生來說，它無疑是一本寶貴的參考書。書中的內容涵蓋麵廣，講解深入，而且語言風格平實易懂，非常適閤作為入門和進階的學習資料。我個人認為，無論你是初學者還是有一定基礎的讀者，都能從中獲益匪淺。它能幫助你構建紮實的理論基礎，同時也能讓你對接下來的實操學習有一個清晰的認識。