Database--Principles, Programming, and Performance pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Morgan Kaufmann Publishers

作者:Patrick O'Neil

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:2000-04

價格:USD 67.95

裝幀:Paperback

isbn號碼:9781558605800

叢書系列:

圖書標籤:

• database
• textbook
• 數據庫
• 數據庫原理
• 數據庫編程
• 數據庫性能
• SQL
• 數據建模
• 事務處理
• 索引優化
• 查詢優化
• NoSQL

計算機係統架構：從硬件到應用的高效設計與實現 本書旨在全麵深入地剖析現代計算機係統的底層架構、設計哲學以及高效實現策略。 它不僅關注於單一組件的性能優化，更著眼於整個係統，從物理硬件層麵如何協同工作，到操作係統如何調度資源，再到應用程序如何高效利用這些資源，構建一個穩定、快速且可擴展的計算環境。 本書將帶領讀者穿越計算機科學的核心領域，構建一個從最基礎的邏輯門到復雜軟件棧的完整認知圖譜。我們不預設讀者對所有領域都有深入瞭解，因此內容組織上力求循序漸進，但深度上足以滿足專業工程師和高級研究人員的需求。 --- 第一部分：硬件基石與底層抽象 本部分聚焦於計算機係統的物理基礎和最底層的軟件接口，這是所有上層應用性能的決定性因素。 第一章：現代處理器設計與流水綫技術 本章深入探討當前主流處理器（如 x86-64 和 ARM 架構）的核心設計原理。我們將詳細解析指令集架構（ISA），區分精簡指令集（RISC）與復雜指令集（CISC）的設計哲學及其對編譯器的影響。 重點內容包括： 1. 超標量執行與指令級並行（ILP）： 剖析如何通過多發射、動態調度、亂序執行（Out-of-Order Execution）來最大化利用執行單元。討論分支預測器的結構、準確性及其對性能的巨大影響，包括分支錯預測的成本分析。 2. 流水綫深度與冒險處理： 詳細闡述指令流水綫的結構、級數，以及數據冒險、結構冒險和控製冒險的識彆與解決機製（如使用寄存器重命名和轉發/旁路技術）。 3. 嚮量化與 SIMD/AVX 指令集： 探討單指令多數據（SIMD）擴展如何顯著加速數據並行任務，以及如何通過編譯器優化或手寫匯編來實現高效的嚮量化操作。 第二章：內存層級與緩存一緻性 內存訪問延遲是現代計算中最大的性能瓶頸之一。本章係統性地梳理瞭從寄存器到主存的整個內存層級結構，並重點講解瞭多核環境下的緩存管理難題。 1. 多級緩存結構（L1, L2, L3）： 分析不同級彆緩存的容量、延遲、關聯性（直接映射、全相聯、組相聯）及其替換策略（如 LRU 的實際應用與近似）。 2. 緩存命中率分析與僞共享問題： 教授如何通過數據對齊、結構體填充來優化緩存局部性（空間和時間）。深入解析多核係統中，僞共享（False Sharing）現象如何通過破壞緩存行一緻性嚴重拖慢性能，並提供解決方案，例如使用緩存行填充。 3. 內存訪問模型與內存屏障（Memory Barriers）： 探討處理器和編譯器在內存操作上的寬鬆性（Relaxed Memory Model）。解釋在並發編程中，使用內存屏障（Load/Store Barriers）來強製執行特定的內存訪問順序的重要性。 第三章：I/O 子係統與設備交互 本章關注係統如何與外部設備進行高效通信，這是處理大量數據輸入輸齣的關鍵。 1. 中斷機製與輪詢： 比較中斷驅動 I/O 與忙等輪詢的適用場景。 2. 直接內存存取（DMA）： 詳細解釋 DMA 如何允許設備直接與內存通信，從而解放 CPU 資源，並討論 DMA 事務中的一緻性問題。 3. 現代 I/O 框架： 介紹如 Linux 的 AIO 或更現代的 io_uring 框架，分析它們如何通過減少上下文切換和係統調用開銷來提升 I/O 吞吐量。 --- 第二部分：操作係統：資源管理與抽象層 本部分轉嚮操作係統層麵，探討其作為硬件與應用之間橋梁的角色，以及它如何管理和抽象化底層資源。 第四章：進程、綫程與上下文切換開銷 本章深入分析操作係統對執行流的管理，重點剖析並發單元的開銷模型。 1. 進程與綫程模型： 區分用戶級綫程與內核級綫程，並討論它們在調度和資源隔離上的差異。 2. 上下文切換的成本： 細緻量化一次完整的上下文切換（包括寄存器保存/恢復、TLB 刷新等）對 CPU 性能的影響。 3. 調度算法深度探究： 分析各種調度策略（如分時、優先級搶占、實時調度）的優缺點，並探討現代操作係統如何利用多核和 NUMA 架構進行智能調度。 第五章：虛擬內存與地址翻譯 虛擬內存是實現安全隔離和高效內存使用的核心機製。 1. 分頁機製與頁錶結構： 詳細說明頁錶的層次結構（多級頁錶）及其在內存中的布局。 2. 地址翻譯過程與 TLB 作用： 追蹤一個虛擬地址如何通過 Translation Lookaside Buffer (TLB) 最終映射到物理地址，並分析 TLB Miss 的性能懲罰。 3. 內存映射（mmap）與文件 I/O： 探討 `mmap` 如何提供零拷貝（Zero-Copy）操作的可能性，以及它在處理大文件時的性能優勢。 第六章：並發控製與同步原語的性能考量 在多核係統中，正確且高效地管理共享狀態是構建高性能應用的前提。 1. 鎖的實現與性能陷阱： 比較內核級鎖（如互斥鎖、信號量）和用戶級鎖（如自鏇鎖）。討論鎖的粒度選擇和爭用（Contention）對係統吞吐量的影響。 2. 無鎖（Lock-Free）編程技術： 介紹基於比較並交換（CAS）等原子操作的無鎖數據結構設計，分析其相對於傳統鎖機製在特定場景下的優勢和復雜性。 3. 內存模型的實際應用： 將第四章學到的硬件內存模型知識，應用於 C++11/C11 標準下的 `std::atomic` 操作的正確使用，確保跨平颱的可移植性和性能一緻性。 --- 第三部分：係統性能分析與優化實踐 本部分將理論知識應用於實際的性能工程中，教授如何診斷係統瓶頸並實施有效的優化策略。 第七章：性能度量與係統分析工具 準確的度量是優化的第一步。本章側重於使用專業工具洞察係統行為。 1. 硬件性能計數器（PMCs）： 介紹如何使用如 `perf` 等工具來訪問 CPU 內部的硬件事件（如緩存未命中次數、分支錯預測次數、指令周期等），實現深入的微架構分析。 2. 係統調用跟蹤與火焰圖： 學習使用 `strace` 或 DTrace/eBPF 工具來可視化係統調用的頻率和耗時。引入 Brendan Gregg 的火焰圖（Flame Graphs）技術，快速定位 CPU 熱點和等待時間。 3. 內存剖析工具： 介紹 Valgrind 或 AddressSanitizer (ASan) 等工具在發現內存泄漏和內存訪問錯誤方麵的作用，以及它們對性能的額外開銷分析。 第八章：網絡協議棧與端到端延遲優化 現代應用高度依賴網絡，本章關注數據在網絡中傳輸的效率。 1. TCP/IP 協議棧的開銷： 分析數據包在內核網絡棧中經過的各個階段（中斷處理、數據拷貝、校驗和計算）所占用的 CPU 時間。 2. 零拷貝技術在網絡 I/O 中的應用： 深入探討 `sendfile()` 和 DMA 在網絡 I/O 路徑中如何減少數據在用戶態和內核態之間的不必要拷貝。 3. 高並發網絡模型： 比較阻塞 I/O、非阻塞 I/O、`select`/`poll`/`epoll`（或 Linux 的 io_uring）模型在處理 C10K 問題時的性能權衡。 第九章：係統級性能調優案例研究 本章通過具體的、跨越多個技術棧的案例，鞏固前述知識的應用。 1. NUMA 架構下的性能調優： 分析非一緻性內存訪問（NUMA）對跨多個 CPU 節點應用的影響，並演示如何使用工具（如 `numactl`）綁定進程到特定節點，以最小化跨 NUMA 域的內存訪問延遲。 2. 延遲敏感型應用的優化實踐： 針對金融交易或實時音視頻處理等場景，討論如何通過關閉操作係統電源管理（如 C-states）、禁用節能特性、使用實時內核補丁來確保最低、最可預測的響應時間。 3. 編譯器的優化選項： 講解 GCC/Clang 優化標誌（如 `-O3`, `-march=native`）背後的微架構假設，以及如何通過 Link-Time Optimization (LTO) 進一步提升代碼的全局優化水平。 --- 目標讀者： 軟件工程師、係統架構師、高性能計算（HPC）開發者，以及所有希望從底層原理上理解和優化復雜軟件係統性能的專業人士。本書提供的是一套嚴謹的方法論和深入的實踐知識，幫助讀者從“能跑”的軟件邁嚮“高效運行”的係統。

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作為一個對技術細節有極緻追求的讀者，我對於《Database: Principles, Programming, and Performance》這個書名下的內容充滿瞭期待。我尤其看重“Principles”所蘊含的深層含義，我希望能通過這本書瞭解到數據庫係統在設計和實現過程中所遵循的根本原則，例如數據的持久化機製、並發控製的算法、查詢的執行過程等等。我希望作者能夠深入淺齣地解釋這些原理，讓我能夠知其然，更知其所以然。《Programming》部分，我期待它能提供豐富的代碼示例和實踐指導，讓我能夠將理論知識轉化為實際的數據庫操作能力。我希望能夠學習到如何編寫齣高效、可維護的SQL查詢，如何設計齣滿足業務需求的數據庫模式，以及如何利用各種編程語言和框架與數據庫進行交互。更重要的是，“Performance”這個關鍵詞，是吸引我購買這本書的決定性因素。在如今快節奏的互聯網環境中，數據庫的性能直接關係到用戶體驗和業務的成功。我希望這本書能夠詳細講解數據庫性能優化的各個環節，包括索引的設計與優化、查詢語句的調優、數據庫配置的調整、緩存策略的應用，以及在高並發場景下的性能提升方法。我期望這本書能夠為我提供一套係統性的性能分析和調優方法論，讓我能夠成為一個能夠構建高性能數據庫係統的專傢。

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我一直認為，要真正掌握一項技術，必須從其“為什麼”開始。《Database: Principles, Programming, and Performance》的書名，恰恰滿足瞭我對知識體係全麵而深入的需求。“Principles”部分，我期望它能帶領我深入理解數據庫設計的核心理論，例如數據模型的設計理念、ACID屬性的實現原理、事務隔離級彆對數據一緻性的影響，以及關係型數據庫和NoSQL數據庫的根本區彆。這些基礎性的理論知識，是我構建更復雜、更可靠數據係統的基石。《Programming》則意味著實操能力。我希望能通過這本書學習到如何編寫齣高效、健壯的SQL查詢語句，如何設計齣滿足業務場景的數據庫模式，以及如何利用各種編程語言和工具與數據庫進行交互。我期待書中能有大量的代碼示例，幫助我快速上手，並將所學知識應用於實際項目中。《Performance》更是我一直以來關注的重點。在實際應用中，數據庫的性能往往是製約係統擴展性和用戶體驗的關鍵。我希望這本書能深入剖析數據庫性能優化的各個方麵，包括索引的設計、查詢優化、緩存機製、並發控製等，並提供實用的調優技巧和方法論，讓我能夠識彆性能瓶頸，並高效地解決它們。這本書的書名本身就涵蓋瞭我對數據庫知識的期望，它承諾瞭我將獲得關於數據庫的深層理解、實用的編程技能以及卓越的性能優化能力。

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我一直覺得，學習數據庫技術，就像是在學習一門新的語言，隻不過這門語言不是用來和人交流，而是用來和機器溝通，去管理和操縱海量的數據。而《Database: Principles, Programming, and Performance》這本書的書名，恰恰點齣瞭我在這門語言學習過程中最關心的幾個方麵：《Principles》意味著我想深入瞭解其背後的設計哲學和理論基礎，這有助於我理解為什麼數據庫會這樣工作，而不是僅僅記住一些命令。《Programming》則直接點明瞭我期望獲得實踐能力的願望，我希望能夠通過這本書學習到如何編寫高效的SQL查詢，如何設計數據庫模式，甚至可能涉及一些數據庫編程接口（API）的使用，讓我能夠真正地“構建”和“操作”數據庫。《Performance》更是讓我眼前一亮，因為在現實世界的許多應用中，性能往往是決定成敗的關鍵因素。一個設計再精妙的數據庫，如果查詢速度慢如蝸牛，那麼它的價值也會大打摺扣。我非常期待這本書能提供實用的技巧和方法，幫助我理解如何診斷性能瓶頸，如何通過調整配置、優化查詢語句、設計閤理的索引等方式來提升數據庫的響應速度和吞吐量。我猜想，這本書應該會對常見的性能問題進行深入剖析，並給齣切實可行的解決方案。我希望這本書不僅僅是枯燥的理論講解，更能通過生動的例子和深入的分析，讓我對數據庫的“高性能”有一個更深刻的認識，並且掌握提升性能的具體策略，這對我來說是極具吸引力的。

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在當今以數據驅動的時代，數據庫的重要性不言而喻。《Database: Principles, Programming, and Performance》這個書名，完美地契閤瞭我想要深入理解數據庫技術的願望。《Principles》部分，我期待它能為我揭示數據庫係統的基石，例如數據模型的設計原則、關係型數據庫的核心概念，以及事務處理的ACID屬性如何保障數據的安全和一緻性。我希望這本書能夠解釋這些原則背後的邏輯，讓我不僅僅是知其然，更能知其所以然。《Programming》則代錶瞭我對實踐能力的需求。我希望能夠學習如何編寫齣高效、清晰的SQL查詢語句，如何設計齣閤理且可擴展的數據庫模式，以及如何利用各種編程語言和工具與數據庫進行交互。我期待書中能有豐富的代碼示例和實際應用場景，幫助我掌握數據庫編程的技巧。《Performance》是我最為看重的一塊內容。在實際工作中，數據庫的性能直接影響著應用的響應速度和用戶體驗。我希望這本書能夠深入講解數據庫性能優化的各種方法，包括索引的設計與調優、查詢語句的分析與優化、緩存策略的應用、以及在高並發場景下的性能提升技巧。我期待這本書能為我提供一套係統性的性能診斷和優化方案，讓我能夠成為一名能夠構建高效、穩定數據庫係統的專傢。這本書的標題本身就承諾瞭對數據庫技術全麵而深入的探索。

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從我開始接觸編程的那一天起，數據庫就如同一個神秘而強大的存在，一直吸引著我去探索。《Database: Principles, Programming, and Performance》這個書名，準確地概括瞭我對數據庫知識的全麵需求。《Principles》部分，我期望它能帶我深入數據庫的內在世界，理解數據如何被組織、存儲和管理。我希望能夠學習到諸如數據模型的設計理念、範式理論的重要性、事務的ACID特性以及它們在保障數據完整性方麵的作用。這些基礎理論，將為我理解數據庫的運行機製打下堅實的基礎。《Programming》則是我期待能夠學以緻用的部分。我渴望學習如何用SQL或其他數據庫語言編寫齣既能滿足業務需求又高效的查詢語句，如何設計齣可擴展、可維護的數據庫模式，以及如何利用各種編程接口與數據庫進行交互。我希望書中能提供大量的實操性代碼示例和案例分析，讓我能夠快速掌握數據庫編程的技巧。《Performance》更是讓我興奮不已。在實際應用中，數據庫的性能往往是決定項目成敗的關鍵。我期待這本書能深入講解數據庫性能優化的方方麵麵，從索引的設計和優化，到查詢語句的調優，再到緩存策略的應用，以及如何處理高並發場景下的性能瓶頸。我希望這本書能為我提供一套係統的性能診斷和優化方法論，讓我能夠成為一名能夠構建高性能數據庫係統的開發者。

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這本書的書名——《Database: Principles, Programming, and Performance》——就已經點燃瞭我對數據庫技術的濃厚興趣。我一直以來都對數據如何存儲、處理以及如何最大限度地發揮其價值感到著迷。從日常使用的手機應用到支撐全球經濟運轉的復雜係統，數據庫無處不在，它們是信息時代的基石。因此，當我看到這本書時，我的第一反應就是：“這可能是我一直在尋找的那本能真正深入淺齣講解數據庫核心奧秘的指南。”我期望它能帶領我穿越數據庫世界的層層迷霧，去理解那些看似抽象的概念，比如ACID特性、事務隔離級彆，以及它們如何在實際應用中保障數據的完整性和一緻性。我也渴望瞭解不同類型的數據庫，如關係型數據庫和NoSQL數據庫，它們各自的優勢和適用場景，以及為什麼在某些情況下，一種數據庫會比另一種更受歡迎。更重要的是，我希望這本書能夠揭示數據庫性能優化的藝術。畢竟，再強大的數據庫，如果響應緩慢，也會大大影響用戶體驗和業務效率。從索引的設計到查詢的優化，再到緩存策略的運用，這些都是我迫切想要掌握的實操技能。我希望這本書不僅僅是理論的堆砌，更能提供大量的代碼示例和實際案例，讓我能夠學以緻用，將書本上的知識轉化為解決實際問題的能力。我想知道，作者是如何將如此廣泛而深奧的數據庫知識，以一種易於理解的方式呈現齣來的，這本書的結構是否閤理，是否能引導讀者循序漸進地掌握核心概念。我期待著這本書能成為我數據庫學習之路上的重要裏程碑。

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我的職業生涯中，數據庫扮演著至關重要的角色，幾乎所有應用程序都離不開與數據庫的交互。因此，當我看到《Database: Principles, Programming, and Performance》這本書的書名時，我毫不猶豫地將其列入瞭我的必讀清單。我特彆看重“Principles”這個詞，因為它暗示瞭這本書將深入探討數據庫設計的底層邏輯和核心思想，而不僅僅是停留在錶麵的操作。我希望能夠理解關係代數、範式理論等抽象概念，以及它們如何轉化為實際的數據庫結構和查詢。其次，“Programming”部分則讓我看到瞭將理論付諸實踐的希望。我渴望學習如何編寫齣優雅、高效的SQL語句，如何設計齣可維護、可擴展的數據庫模式，以及如何利用各種編程接口（API）與數據庫進行交互。我希望這本書能提供豐富的代碼示例，幫助我理解各種編程技巧和最佳實踐。“Performance”部分更是吸引我，因為在實際項目中，性能問題往往是最棘手也是最影響用戶體驗的。我期待這本書能揭示數據庫性能優化的藝術，例如索引的設計原則、查詢計劃的分析方法、緩存策略的應用，以及如何處理高並發場景下的性能挑戰。我希望它能為我提供一套係統的性能診斷和優化方法論，讓我能夠從根本上提升數據庫係統的響應速度和處理能力。總之，這本書的標題完美契閤瞭我對數據庫技術全麵而深入的追求。

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我一直對數據管理有著天然的好奇心，尤其是在這個信息爆炸的時代，如何有效地存儲、組織和檢索海量數據，就顯得尤為重要。《Database: Principles, Programming, and Performance》這個書名，如同一個召喚，直接擊中瞭我對深入理解數據庫世界的渴望。《Principles》部分，我期待它能為我揭示數據庫設計的根本原理，例如數據模型的演變、規範化的意義、以及事務處理的核心機製，這些是構建可靠係統的基石。《Programming》則是我最期待的部分，我希望能從中學習到如何用SQL或其他數據庫語言編寫齣既能滿足業務需求又具備高性能的查詢語句，以及如何設計齣優雅且可擴展的數據庫模式。我希望它能教會我如何避免常見的編程陷阱，如何編寫齣清晰、可維護的代碼，並且能理解不同編程範式的優劣。《Performance》更是讓我興奮不已，我一直認為，理論與實踐的結閤纔是關鍵，而性能則是檢驗數據庫係統優劣的重要標準。我希望這本書能深入淺齣地講解數據庫性能的各個方麵，從索引的原理和選擇，到查詢優化的策略，再到並發控製和事務隔離對性能的影響，甚至可能包括一些緩存機製和硬件層麵的考量。我期待這本書能提供實用的調優技巧，讓我能夠診斷齣數據庫的瓶頸，並給齣有效的解決方案，從而構建齣高效、穩定的數據係統。我希望這本書能成為我技術成長道路上的寶貴財富，讓我能夠更自信地應對各種數據挑戰。

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對於一個長期在數據領域摸爬滾打的開發者而言，一本能夠係統性梳理數據庫知識的書籍是極其寶貴的。《Database: Principles, Programming, and Performance》這個書名，讓我看到瞭它所涵蓋的廣度和深度。《Principles》部分，我期待它能帶我迴到數據庫理論的源頭，理解數據模型設計的哲學，事務處理的ACID特性是如何保證數據一緻性的，以及不同數據庫架構的演變曆程。這些基礎理論知識，對於理解數據庫的本質、做齣更明智的設計決策至關重要。《Programming》則代錶瞭實踐導嚮，我渴望學習如何通過編寫高效的SQL查詢來驅動業務邏輯，如何設計齣滿足復雜需求的數據庫模式，以及如何利用各種工具和API來與數據庫進行交互。我希望這本書能提供清晰的代碼示例和實用的編程技巧，幫助我提升數據庫編程的技能。《Performance》則是這本書最令人期待的部分。在實際工作中，數據庫性能瓶頸常常是項目成功的攔路虎。我迫切希望這本書能深入剖析性能優化的方方麵麵，從索引的創建和維護，到查詢語句的優化，再到並發控製和鎖機製對性能的影響，甚至是分布式數據庫的性能考量。我期待這本書能提供一套行之有效的性能調優框架，讓我能夠診斷問題、解決問題，最終構建齣能夠承受高負載的數據庫係統。這本書的名字本身就預示著它將成為我數據庫知識體係中的一座重要裏程碑。

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在我看來，數據庫技術是信息技術的核心支柱之一，而《Database: Principles, Programming, and Performance》這個書名，精準地擊中瞭我的學習痛點和興趣點。《Principles》部分，我期待它能為我闡述數據庫係統的基礎理論，例如數據模型的設計原則、關係代數的應用、事務的ACID特性是如何保證數據完整性和一緻性的，以及不同類型的數據庫（如關係型、鍵值、文檔、圖）的根本區彆和各自的優勢。這些基礎理論，是我理解和掌握數據庫技術的“道”。《Programming》部分，則代錶瞭我對“術”的追求。我渴望學習如何用SQL語言編寫齣既高效又易於維護的查詢語句，如何設計齣閤理的數據庫模式，以及如何利用各種編程接口（API）與數據庫進行交互，實現復雜的數據操作和業務邏輯。我希望這本書能提供豐富的代碼示例和最佳實踐，讓我能夠快速提升我的數據庫編程能力。《Performance》部分，是我最看重也是最想攻剋的難關。在實際的開發過程中，數據庫性能問題常常是影響係統穩定性和用戶體驗的關鍵。我期望這本書能深入講解數據庫性能優化的原理和技巧，包括索引的設計與優化、查詢語句的分析與改進、緩存策略的應用、並發控製機製對性能的影響，以及如何應對高並發場景下的性能挑戰。我期待這本書能為我提供一套係統的性能調優框架，讓我能夠自信地解決各種數據庫性能問題。

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