Performance Analysis and Grid Computing

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出版者:Springer
作者:Getov, Vladimir (EDT)/ Gerndt, Michael (EDT)/ Hoisie, Adolfy (EDT)/ Malony, Allen (EDT)/ Miller, Bar
出品人:
页数:306
译者:
出版时间:2003-11-30
价格:USD 169.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781402076930
丛书系列:
图书标签:
  • 性能分析
  • 网格计算
  • 分布式系统
  • 并行计算
  • 云计算
  • 高性能计算
  • 计算机性能评估
  • 资源管理
  • 调度算法
  • 负载均衡
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具体描述

《性能分析与网格计算》是一本深入探讨如何高效利用分布式计算资源,以解决大规模、复杂计算问题的著作。本书的核心在于揭示性能分析的精髓,并将其与网格计算的强大能力相结合,为研究人员、工程师和系统架构师提供一套系统的理论框架和实践指南。 第一部分:性能分析的基石 本书的开篇,我们将从性能分析的最基本概念入手。这部分旨在为读者建立坚实的理论基础,理解何为“性能”,以及如何量化和评估它。 性能度量的维度: 我们将详细阐述衡量计算系统性能的各种关键指标,包括但不限于: 吞吐量 (Throughput): 单位时间内完成的工作量,如每秒处理的请求数、每秒完成的交易数。 响应时间 (Response Time): 系统从接收到请求到给出响应的总时间,包括排队时间、处理时间等。 延迟 (Latency): 数据从源头传输到目的地所需的时间,在网络通信和分布式系统中尤为关键。 资源利用率 (Resource Utilization): CPU、内存、磁盘I/O、网络带宽等资源的有效使用程度。 可扩展性 (Scalability): 系统在增加资源(如CPU、节点)时,性能是否能够按比例提升的能力。 可靠性 (Reliability) 与可用性 (Availability): 系统在面对故障时保持正常运行的能力。 性能分析的范式: 本书将区分并详细介绍几种主流的性能分析方法: 基准测试 (Benchmarking): 通过运行预定义的标准化测试集来衡量和比较不同系统或组件的性能。我们将讨论如何设计有效的基准测试,避免误导性结果,并介绍一些行业标准的基准工具。 性能建模 (Performance Modeling): 利用数学模型、排队论、模拟等方法来预测和分析系统的性能行为。这包括构建数学公式、建立离散事件模拟器,以及使用统计学方法分析模型输出。 性能剖析 (Profiling): 在实际运行环境中,通过工具监控程序的执行,识别性能瓶颈,如CPU热点、内存泄漏、I/O阻塞等。我们将介绍多种剖析技术及其在不同平台上的应用。 日志分析 (Log Analysis): 从系统日志中提取有用的性能信息,分析事件发生的时间、频率和关联性,从而发现潜在的性能问题。 瓶颈识别与诊断: 性能分析的最终目的是找出并解决性能瓶颈。我们将深入探讨: 系统级瓶颈: CPU、内存、磁盘、网络等硬件资源的限制。 应用级瓶颈: 算法效率低下、数据结构选择不当、并发控制问题、I/O密集型操作等。 并发与同步问题: 锁竞争、死锁、活锁等导致的性能下降。 数据流与通信瓶颈: 在分布式系统中,数据传输的效率直接影响整体性能。 第二部分:网格计算的原理与实践 在建立起性能分析的坚实基础后,本书将转向网格计算这一强大的分布式计算范式。我们将探索网格计算的核心理念、技术架构以及它如何为解决大规模计算难题提供支持。 网格计算的定义与演进: 起源与概念: 从分布式计算、并行计算到网格计算的演进,理解其解决“计算鸿沟”的初衷。 区别与联系: 区分网格计算、集群计算、云计算等概念,明确各自的特点和适用场景。 网格计算的关键组件与架构: 资源发现与管理: 如何定位、注册和管理异构的计算资源、存储资源和网络资源。 任务调度与负载均衡: 复杂的调度算法,如何将任务高效地分配到可用的节点上,并动态调整负载。 数据管理与传输: 在分布式环境中,数据的存储、访问、一致性和高效传输是关键挑战。 安全与认证: 在一个由多个独立机构组成的网格环境中,如何确保数据的安全和用户身份的认证。 中间件 (Middleware): 介绍如Globus Toolkit、Condor等经典的网格中间件,以及它们提供的服务(如API、工具包)。 网格计算的应用领域: 科学研究: 如粒子物理、天文学、基因组学、气候模拟等需要海量计算资源的领域。 工程设计: 如CAD/CAE、流体动力学模拟、结构分析等。 金融建模: 如风险分析、期权定价、高频交易等。 工业应用: 如大规模数据分析、渲染农场等。 构建与部署网格应用: 并行编程模型: MPI (Message Passing Interface)、OpenMP等在网格环境下的应用。 工作流管理: 如何将一系列相互依赖的任务组织成一个计算流程。 部署策略: 在不同类型的网格环境中部署应用程序的考虑。 第三部分:性能分析与网格计算的融合 本书的第三部分是核心,我们将深入探讨如何将性能分析的原理和技术应用于网格计算环境中,以实现最优的资源利用和最高的计算效率。 网格环境下的性能分析挑战: 异构性: 不同硬件、操作系统、网络环境带来的复杂性。 动态性: 资源的可用性、网络带宽、节点性能都在不断变化。 规模性: 需要处理数量庞大的节点和海量的数据。 分布式瓶颈: 难以直接定位和诊断分布在不同节点上的问题。 针对网格计算的性能度量与剖析: 分布式性能监控: 如何在网格环境中收集、聚合和分析来自各个节点的性能数据。 跨节点性能分析: 识别任务在节点间通信、数据同步等方面造成的延迟。 网格调度器性能优化: 分析调度算法的效率,调整策略以提高资源利用率和任务完成速度。 网络性能分析: 针对网格环境下的网络延迟、带宽瓶颈进行诊断。 网格应用性能调优策略: 任务粒度与划分: 如何合理划分任务,使其在计算和通信之间取得平衡。 数据局部性优化: 尽量在数据所在的节点上进行计算,减少数据传输。 并行通信优化: 使用高效的通信库和协议,减少通信开销。 自适应调度与资源分配: 开发能够根据当前系统状态动态调整资源分配的调度策略。 容错与性能恢复: 在节点失效时,如何快速恢复计算,并将性能影响降至最低。 案例研究与最佳实践: 本书将通过一系列真实的案例研究,展示如何在不同领域应用性能分析与网格计算的结合。我们将分析成功的案例,总结经验教训,并提供可操作的最佳实践。 高性能科学模拟中的性能优化。 大规模数据处理网格的性能调优。 金融风险计算网格的效率提升。 《性能分析与网格计算》致力于为读者提供一个全面、深入的视角,理解如何在复杂的分布式计算环境中实现高性能。无论您是从事科学计算、大数据分析,还是需要处理大规模计算任务的研究者或工程师,本书都将是您不可或缺的参考。我们将引导您掌握识别性能瓶颈的艺术,并利用网格计算的强大能力,将您的计算项目推向新的高度。

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读后感

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用户评价

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这本厚重的著作,对我来说,更像是一部详尽的、关于现代计算架构的史诗级编年史。我花了整整一个周末的时间,沉浸在它对并行化策略的细致剖析之中。作者没有满足于停留在表面概念的罗列,而是深入到了算法层面,通过一系列精心构造的案例,展示了不同任务调度模型在实际负载下的性能衰减曲线。特别是关于“负载均衡的非线性优化”那一章节,作者引入了一种我从未见过的动态阈值调整机制,那段论述逻辑缜密,推导过程清晰得令人拍案叫绝。阅读过程中,我发现自己频繁地需要停下来,拿起笔在草稿纸上复现那些数学模型,那种思维被挑战、被拓展的感觉,是阅读许多快餐式技术书籍所无法给予的深度体验。它不仅仅是知识的传递,更是一种思维方法的训练,迫使读者用更加结构化、更加量化的方式去审视一切计算问题。

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坦白说,这本书的阅读体验是极具挑战性的,它绝非为那些寻求速成或表面理解的读者准备的。我个人认为,它的核心价值在于构建了一个宏大且自洽的理论框架,这个框架的基石是建立在扎实的离散数学和概率论基础之上的。在我尝试理解其中关于“大规模集群中的通信延迟建模”时,我不得不回溯去查阅好几年前学过的经典论文,才能完全跟上作者的思路。这本书的行文风格非常“学术”,甚至带有一丝冷峻的理性光辉,它不会用华丽的辞藻来粉饰复杂的概念,而是直接将核心的数学推导摊开在你面前,要求你用最纯粹的逻辑去接受它。这种“硬核”的风格,虽然让初学者望而却步,但对于那些已经在该领域摸爬滚打多年,渴望突破现有瓶颈的资深工程师而言,无疑是一剂强效的催化剂,它提供的洞察力是超越标准教科书范畴的。

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当我把这本书放在桌面上时,它散发出的那种“经久耐用”的气质,就让我明白这不是一本时效性很强的技术指南,而是一部可以常年放在手边的工具书和思想源泉。我特别欣赏其中对于“性能度量标准的选择与偏差”的批判性分析。作者并未盲目推崇某个单一的指标(如吞吐量或响应时间),而是系统性地探讨了在不同业务场景下,不同指标权重如何影响最终的设计决策。这种辩证的视角,让我对自己过去评估系统性能时所依赖的那些简单化的假设产生了深刻的反思。这本书的结构安排得非常巧妙,前半部分是理论基石的搭建,后半部分则是将这些理论应用于实际场景的案例剖析,两者之间衔接得丝滑流畅,让人感觉每一步的深入都有理有据,不会有任何突兀的跳跃感。

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这本书的封面设计简直是一场视觉的盛宴,那种深沉的蓝色调配合着电路板的抽象线条,立刻将我的思绪拉入了一个充满逻辑与计算的神秘领域。我记得当时在书店里,它与其他那些花哨的封面形成了鲜明的对比,散发着一种沉稳、内敛的气质,仿佛在无声地宣告着内容的厚重与专业。迫不及待地翻开扉页,首先映入眼帘的是作者对分布式系统挑战的深刻洞察,文字的排版考究得如同精密的仪器,每一个标点符号都像是经过精确计算的位置。虽然我对书中具体的技术细节还未完全消化,但仅仅是阅读开篇对“计算资源的异构性与动态性”的哲学探讨,就已经让人领悟到作者在软件工程层面上所下的苦功。这本书的语言风格严谨而富有节奏感,读起来不像是在啃一本枯燥的技术手册,更像是在跟随一位经验丰富的导师,进行一场深入浅出的思维漫步,让人对即将展开的理论体系充满了期待与敬畏。

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这本书的装帧质量本身就透露出一种对品质的执着,厚实的纸张,即便是反复翻阅也不会轻易磨损,这恰好契合了其内容深远而持久的影响力。我尤其喜欢作者在引用前人研究成果时所展现出的谦逊与尊重,每一个引用都附带着详尽的背景说明,使得读者不仅学到了新的知识点,还对该领域的发展脉络有了更清晰的认识。与市面上许多侧重于特定软件工具的指南不同,这本书聚焦于那些跨越技术栈的、更底层的计算原理。它引导我思考的不是“如何配置某个框架”,而是“为什么这个框架会选择这种特定的通信协议”。这种由“术”返“道”的求知路径,极大地提升了我对复杂系统设计问题的抽象和归纳能力,无疑是一部值得反复研读的经典之作。

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