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☆☆☆☆☆

出版者:Wiley

作者:Alan C. Shaw

出品人:

页数:224

译者:

出版时间:2001-3-15

价格:933.00元

装帧:Paperback

isbn号码:9780471354901

丛书系列:

图书标签:

programming
RealTime
实时系统
嵌入式系统
软件工程
操作系统
并发编程
调度算法
实时数据库
形式化方法
可靠性
安全性

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具体描述

Emphasizing concepts and principles, this book provides readers with an accessible approach to software design. It presents several examples of commercial and research systems throughout the chapters to explain and justify the concepts. And the material presented is technically diverse, including discussions of state machines, logic, concurrent programming, and scheduling algorithms.

动态系统与软件工程：理论、实践与未来趋势图书简介本书旨在深入探讨动态系统的设计、分析与实现所面临的核心挑战与前沿解决方案，特别是聚焦于那些对时间约束、响应效率和系统稳定性有着严苛要求的复杂软件工程领域。我们不侧重于实时操作系统（RTOS）的底层机制或特定的硬件抽象，而是将视野投向构建高可靠性、高吞吐量、低延迟软件架构的宏观理论与工程实践。第一部分：动态系统理论基础与建模本部分构建了理解动态系统行为的数学和逻辑框架。我们首先回顾离散事件系统与连续时间系统的基本概念，但着重于将这些理论应用于实际的软件架构建模。第1章：系统行为的抽象与形式化描述本章探讨如何使用超越传统面向对象范式的工具来描述系统的动态特性。我们将深入研究Petri 网的扩展形式（如时序Petri网和彩色Petri网）在并发、同步和资源竞争建模中的应用。不同于侧重于时间触发的调度模型，本章关注基于事件的语义和状态空间爆炸问题的应对策略。我们将详细分析如何利用模型检验（Model Checking）技术，尤其是基于时间逻辑（如TLA+或CBTL）的验证方法，来证明系统规范的满足性，而非简单地模拟运行。第2章：性能度量与质量属性的量化在动态系统中，性能不仅仅是“快”，它是一个多维度的概念。本章超越了简单的延迟（Latency）和吞吐量（Throughput）的定义。我们引入了抖动（Jitter）的严格定义、尾部延迟（Tail Latency）的统计分析（如p99, p99.9的含义及其对用户体验的影响），以及公平性（Fairness）的量化指标。我们探讨如何使用排队论（Queueing Theory），特别是M/G/1, G/G/c等模型，来预测资源瓶颈和系统饱和点，指导系统容量规划。第3章：并发控制与同步机制的深层剖析本章关注在多核、分布式环境中，确保数据一致性和避免死锁的机制。我们不重复介绍互斥锁（Mutex）和信号量（Semaphore）的基础用法，而是聚焦于无锁（Lock-Free）和无等待（Wait-Free）算法的设计哲学。详细解析基于CAS（Compare-and-Swap）操作的循环结构，如Michael & Scott队列、Hazard Pointers等。此外，本章深入探讨事务内存（Transactional Memory）的硬件与软件实现挑战，以及乐观并发控制（OCC）在数据库和高频交易系统中的应用案例。第二部分：架构设计与软件工程实践本部分将理论知识转化为可操作的工程实践，关注如何构建适应性强、可维护的复杂软件系统。第4章：面向服务的动态架构（DSA）随着微服务和云原生技术的发展，系统间的交互变得更加动态和不可预测。本章探讨如何设计具有自适应性（Adaptivity）的服务架构。这包括服务发现的动态性、请求路由策略的演变（如基于负载、延迟或地理位置的路由），以及断路器（Circuit Breaker）和熔断（Bulkhead）模式在缓解级联失败中的高级应用。我们将分析服务网格（Service Mesh）技术对系统动态行为的影响，以及如何平衡控制面的复杂性与数据面的性能。第5章：故障注入与系统韧性（Resilience）工程构建能够承受预期和非预期故障的系统是动态软件的核心要求。本章详述混沌工程（Chaos Engineering）的系统化方法论。我们讨论如何设计有效的故障注入实验，包括网络分区、资源饥饿、依赖服务延迟模拟等。重点在于如何从故障实验中提取可操作的洞察，并将其转化为防御性编码实践和自动化的故障恢复流程。系统韧性评估不再是事后分析，而是持续集成/持续交付（CI/CD）流程的一部分。第6章：软件的演化与可观测性在长期运行的动态系统中，理解“正在发生什么”至关重要。本章着重于可观测性（Observability）的三大支柱：指标（Metrics）、日志（Logging）和追踪（Tracing）。我们将探讨分布式追踪系统（如OpenTelemetry）如何捕获跨越多个服务边界的请求路径，以及如何利用这些数据来识别微小的性能退化点。此外，本章讨论渐进式交付（Progressive Delivery）技术，如金丝雀发布（Canary Release）和影子流量（Shadow Traffic），确保新版本部署对生产环境的动态影响被精确测量和控制。第三部分：前沿趋势与新兴挑战本部分展望影响未来动态软件系统的关键技术方向。第7章：确定性网络与数据流编程针对工业物联网（IIoT）和自动驾驶领域对时间确定的强烈需求，本章探讨确定性以太网（Time-Sensitive Networking, TSN）在软件层面的映射。我们介绍数据流编程（Dataflow Programming）范式，它通过明确数据的流动路径和转换操作，天然地有利于并行化和性能预测。对比传统指令流模型，数据流模型如何简化资源分配和时间约束的证明。第8章：人工智能在系统调优中的角色随着系统规模的扩大，人工手动调优变得不可持续。本章探索基于机器学习的系统优化。这包括使用强化学习（RL）来动态调整缓存大小、垃圾回收参数或请求优先级队列。我们将分析如何安全地将不确定性强的AI模型集成到对确定性要求高的控制回路中，以及如何建立反馈机制，确保AI的调优行为不会导致系统进入不稳定状态。结语：面向未来的软件系统设计范式本书的结论部分总结了从静态、可预测系统向动态、自适应系统的转变所要求的思维变革。成功的未来系统设计将是理论严谨性、工程敏捷性与持续学习能力的高度融合。 --- 本书适合读者群：高级软件架构师和系统设计者从事高并发、低延迟平台（如金融交易、大规模在线服务）的工程师对分布式系统、并发理论有深入兴趣的研究人员希望了解系统如何应对不确定性和故障的软件专业人士

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的叙事风格，怎么说呢，非常“硬核”，更像是一份详尽的技术手册而非轻松的科普读物。作者似乎对“精确”有着近乎偏执的追求，每一个论断都建立在一系列严密的逻辑推导之上，读者必须保持高度的专注力才能跟上其思维的跳跃。我特别欣赏它在处理系统建模部分时所采用的数学工具，比如状态机和Petri网的应用。它没有回避实时系统设计中最棘手的问题——不确定性——而是试图用概率论和形式化验证的方法来量化这种不确定性，并给出可接受的误差范围。这对于开发高可靠性、高安全性的航空电子或医疗设备软件至关重要。在阅读过程中，我发现自己不得不频繁地查阅附录中的数学公式和符号定义，这虽然增加了阅读的难度，但同时也确保了理解的深度。它迫使你不再满足于“知道”某个概念如何工作，而是必须理解“为什么”它是这样工作的，以及在何种边界条件下它会失效。对于那些想深入理解底层约束的资深开发者而言，这本书提供了一种近乎苛刻的训练。

评分☆☆☆☆☆

从排版和图表质量来看，出版方的用心程度是显而易见的。每一张流程图和时序图都清晰锐利，关键的变量和时延标注得一目了然，这在处理这种复杂系统逻辑时，是极其重要的辅助手段。我最喜欢的一点是，它似乎有意将理论与现代硬件架构的演进相结合。比如，书中讨论了多核处理器环境下的锁机制和内存屏障的必要性，这明显超出了传统单核实时系统的范畴。它探讨了当系统从传统的固定优先级调度转向更复杂的全局调度策略时，如何保证系统的可预测性和可验证性。这种与时俱进的内容更新，让这本书没有陷入陈旧的理论泥潭。唯一美中不足的是，某些关于特定商业化中间件的案例分析略显单薄，如果能加入更多开源框架（如FreeRTOS或Zephyr）在实时性方面的实际调优案例，那就更完美了。总体而言，它更像是一本面向研究人员和系统架构师的深度参考工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计挺有意思的，那种深沉的蓝色调配上银色的字体，给人的第一印象就是“专业”和“前沿”。我刚翻开目录，就被里面涵盖的广度给吸引住了。它似乎想面面俱到地描绘现代电子系统的脉络，从底层的硬件交互原理，到上层的应用架构设计，都有涉猎。尤其在数据流处理和并发控制这一块，作者似乎花了大量的笔墨去阐述那些经典的调度算法，比如EDF（截止时间优先）和RMS（速率单调性），并试图用一种非常严谨的数学语言来证明它们的有效性。我个人比较关注工业自动化领域，这本书里关于实时操作系统（RTOS）内核的讲解，特别是中断响应延迟和任务切换开销的分析，相当到位。它没有停留在概念层面，而是深入到了操作系统调用栈的细节，用大量的伪代码和时序图来展示处理器是如何在多个高优先级任务间进行上下文切换的。读起来感觉就像是直接面对一台运行中的复杂机器，拆解它的每一个运作环节。对于那些想从应用层迈向系统底层设计的工程师来说，这本参考书的价值是毋庸置疑的，它提供的理论基础扎实得让人安心。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的整体感觉是，它在尝试建立一套关于“可预测性”的哲学体系，而不仅仅是堆砌技术点。作者反复强调，实时系统的核心价值不在于“快”，而在于“确定”。为了论证这一点，书中使用了大量的形式化方法，试图将原本模糊的“可能”转化为清晰的“一定”。例如，在网络通信方面，它不仅讲解了标准协议，还深入分析了数据包在交换机队列中可能遇到的抖动（Jitter）问题，并提出了基于时间触发网络的解决方案。这种对“时序准确性”的极致追求，贯穿始终。我曾尝试用书中的方法来分析一个我之前遇到过的间歇性死锁问题，通过建立精确的资源占有模型和时间约束，我最终定位到了一个由于优先级反转导致的隐藏延迟链。这本书的价值就在于，它提供了一个严密的框架，让你能用科学而不是猜测的方式去诊断和解决那些最难以捉摸的系统故障。它不仅教会你构建系统，更教会你如何捍卫系统的可靠性。

评分☆☆☆☆☆

我是在为一个新的嵌入式物联网项目寻找可靠的设计范本时接触到这套资料的。坦白说，这本书的篇幅实在有些惊人，它更像是一部百科全书，而不是可以一口气读完的专著。我的重点是放在了资源受限设备上的能效优化和长期稳定性方面。书中关于低功耗模式切换和周期性任务唤醒机制的章节，提供了一个非常细致的权衡模型。它详细对比了不同睡眠策略对电池寿命和平均响应时间的影响，并给出了一个多维度的决策矩阵。这种贴近工程实践的分析，对我优化我们的设备固件设计提供了直接的指导。不过，对于初学者来说，这本书的门槛可能会高得令人望而却步。它假设读者已经对计算机体系结构和操作系统基础理论有着扎实的掌握，否则，那些关于缓存一致性协议和总线仲裁机制的讨论，读起来会像听天书一样抽象晦涩。它不是那种能让你快速“上手”的教程，而是需要你“沉淀”才能出成果的宝库。

评分☆☆☆☆☆