Fault Tolerance in Distributed Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Prentice Hall

作者:Pankaj Jalote

出品人:

页数:448

译者:

出版时间:1994-4-16

价格:USD 74.67

装帧:Paperback

isbn号码:9780133013672

丛书系列:

图书标签:

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具体描述

Fault tolerance is an approach by which reliability of a computer system can be increased beyond what can be achieved by traditional methods. While hardware supported fault tolerance has been well-documented, the newer, "software" supported fault tolerance techniques have remained scattered throughout the literature. Comprehensive and self-contained, this book organizes that body of knowledge with a focus on fault tolerance in distributed systems. (The uniprocess case is treated as a special case of distributed systems.) KEY TOPICS: Treats fault tolerant distributed systems as consisting of levels of abstraction, providing different tolerant services. For researchers/practitioners working in the area of fault tolerance.

好的，这是一份关于一本名为《Fault Tolerance in Distributed Systems》的图书的详细简介，但其中不包含该主题的任何内容。 --- 《异构计算架构下的性能优化与软件工程实践》本书聚焦于当前计算领域最前沿、最具挑战性的领域之一：如何设计、构建和维护高性能、高可靠性的异构计算系统。随着摩尔定律的减速和数据处理需求的爆炸式增长，传统的同质化计算架构已难以满足现代应用的需求。本书旨在为系统架构师、高级软件工程师和对底层硬件交互感兴趣的研究人员提供一套全面、深入的理论框架和实战指南，探讨如何在包含CPU、GPU、FPGA以及专用加速器（如ASIC）的复杂环境中，实现资源的最优调度与性能的最大化。第一部分：异构计算的理论基石与系统建模本书的开篇部分系统地梳理了异构计算环境下的基本概念和设计哲学。我们摒弃了传统的单核思维定式，转而深入探讨并行性、局部性以及数据依赖性在多处理器体系结构中的新含义。第一章：异构计算范式转型本章详细分析了从通用处理器主导到异构加速器并存的行业趋势。我们探讨了不同类型计算单元（如SIMD、SIMT、脉动阵列）的固有优势与局限。重点分析了“任务异构”与“数据异构”的概念，并介绍了如何根据工作负载特性选择最匹配的硬件加速策略。我们引入了新的性能度量标准，超越了传统的FLOPS，关注于能效比和延迟敏感性。第二章：系统级建模与抽象构建一个可靠的异构系统，首先需要精准的系统模型。本章介绍了如何使用形式化方法对异构资源进行建模，包括资源约束、通信拓扑和内存层次结构。我们深入讨论了中间表示层（IR）的设计，如LLVM-IR的扩展或新型IR的构建，旨在实现跨平台代码的有效优化。本章还探讨了如何构建精确的性能预测模型，以便在部署前评估不同硬件组合的潜力。第三章：内存一致性与缓存策略的挑战在异构环境中，内存模型是性能和正确性的关键瓶颈。本书详细分析了主流硬件厂商（如NVIDIA、Intel、AMD）提供的不同内存一致性模型（如顺序一致性、释放一致性）。我们提出了一种新的、针对特定加速器场景的“软缓存一致性”协议，通过软件干预和硬件辅助机制，在不牺牲过度性能的前提下，管理共享数据的一致性。此外，我们还探讨了非统一内存访问（NUMA）架构下，如何优化数据在主机内存和设备内存之间的迁移策略。第二部分：高性能编程模型与编译器优化高性能的实现严重依赖于编程模型是否能有效映射到底层硬件。本部分将重点介绍当前主流的编程框架及其在深度优化方面的挑战与解决方案。第四章：并行编程模型深度解析我们超越了OpenMP和CUDA的基础语法层面，深入探讨了更高级别的抽象模型，如OpenACC、SYCL和oneAPI。本章详细对比了这些模型在描述复杂数据依赖和实现可移植性方面的差异。特别关注了“领域特定语言”（DSL）在特定应用领域（如图形渲染、信号处理）中如何提供比通用模型更高的表达能力和优化潜力。第五章：编译器与运行时系统的协同优化现代编译器不再是单纯的翻译工具，而是性能调优的核心引擎。本章剖析了编译器如何处理异构代码的优化，包括循环变换（如Tiling、Loop Fusion）、指令调度以及特定指令集的向量化。我们重点介绍了运行时系统在动态负载均衡和上下文切换中的作用，以及如何通过Just-In-Time (JIT) 编译技术实现针对特定输入数据的代码定制化优化。第六章：数据传输与互连网络优化数据移动的成本往往超过计算本身。本章专注于PCIe、NVLink、CXL等互连技术下的通信优化。我们提出了“数据感知型任务调度”框架，该框架根据任务对数据的访问模式，智能地预取数据并最小化主机-设备间的同步开销。对于跨节点的高速互连，我们讨论了RDMA在高性能计算集群中的应用及优化技巧。第三部分：软件工程实践与系统可靠性本书的最后部分将视角从底层性能提升转向工程实践，探讨如何在异构系统中构建健壮、可维护和可扩展的软件栈。第七章：异构系统中的调试、分析与性能度量调试跨越多个指令集架构（ISA）的程序是一项艰巨的任务。本章介绍了新型的硬件和软件协同调试工具，以及如何有效地捕获和分析跨平台执行流的事件。我们详细阐述了如何利用性能分析器来识别“计算瓶颈”和“通信瓶颈”，并提出了一套标准化的性能基准测试方法论，用于系统间的公平比较。第八章：模块化与可重用性：面向异构的软件架构面对快速迭代的硬件，软件架构必须具备高度的灵活性。本章探讨了如何应用面向服务的架构（SOA）或微服务原则到高性能计算中，实现硬件抽象层的模块化。我们介绍了设计“通用加速器接口”的最佳实践，确保上层应用逻辑与底层硬件实现解耦，从而提高系统的可维护性和未来的可移植性。第九章：系统验证与资源隔离的工程实践在多租户或云环境中，异构资源的管理和隔离至关重要。本章讨论了硬件虚拟化（如GPU虚拟化）的技术成熟度与挑战。我们提出了基于容器化技术的资源隔离方案，并探讨了如何通过沙箱机制确保加速器任务之间的安全性和资源公平性。此外，我们还涵盖了基于形式验证的方法，用于验证关键计算内核的数学正确性。 --- 本书的读者群体将受益于其严谨的理论基础和丰富的实践案例，旨在培养下一代能够驾驭复杂异构计算环境的顶尖工程师和研究人员。它不是一本关于特定硬件的驱动程序手册，而是关于如何思考和设计下一代高性能系统的设计哲学与工程指南。