大话存储(终极版存储系统底层架构原理极限剖析) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张冬 编

图书标签:

• 存储系统
• 底层架构
• 数据库
• 数据存储
• 性能优化
• 分布式存储
• 持久化
• IO
• 大话存储
• 技术深度

店铺： 火把图书专营店

出版社： 清华大学

ISBN：9787302381242

商品编码：24734371328

开本：16

出版时间：2015-01-01

基本信息

• 商品名称：大话存储(**版存储系统底层架构原理极限剖析)
• 作者：张冬
• 定价：149
• 出版社：清华大学
• ISBN号：9787302381242

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2015-01-01
• 印刷时间：2015-01-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：988
• 字数：1668千字

内容提要

网络存储是一个涉及计算机硬件以及网络协议/ 技术、操作系统以及专业软件等各方面综合知识的领 域。目前**阐述网络存储的书籍少之又少，大部分 是国外作品，对存储系统底层细节的描述不够深入， 加之术语太多，初学者很难真正理解网络存储的精髓 。
     张冬所著的《大话存储(**版存储系统底层架 构原理极限剖析)》以特立独行的行文风格向读者阐 述了整个网络存储系统。从硬盘到应用程序，对这条 路径上的每个节点，作者都进行了阐述。书中内容涉 及：计算机IO基本概念，硬盘物理结构、盘片数据结 构和工作原理，七种常见RAID原理详析以及性能细节 对比，虚拟磁盘、卷和文件系统原理，磁盘阵列系统 ，OSI模型，FC协议，众多磁盘阵列架构等。另外， 本书囊括了存储领域几乎所有的新兴技术，比如机械 磁盘、SSD、FC/SAS协议、HBA卡、存储控制器、集群 存储系统、FC SAN、NAS、iSCSI、FCoE、快照、镜 像、虚拟化、同步/异步远程复制、Thin Provision 自动精简配置、VTL虚拟磁带库、数据容灾、应用容 灾、业务容灾、性能优化、存储系统IO路径、云计算 与云存储等。
     其中每一项技术作者都进行了建模和分析，旨在 帮助读者**理解每一种技术的原理和本质。本书结 尾，作者精心总结和多年来在论坛以及各大媒体发表 的帖子内容，超过一百条的问与答，这些内容都是与 实际紧密结合的经验总结，颇具参考价值。
     本书**版于2008年出版，受到业界一致肯定， 历经6年技术沉淀重装出版。
     本书适合初入存储行业的研发人员、技术工程师 、售前工程师和销售人员阅读，同时适合**存储行 业人士用以互相切磋交流提高。另外，网络工程师、 网管、服务器软硬件开发与销售人员、Web开发者、 数据库开发者以及相关专业师生等也**适合阅读本 书。
    

作者简介

张冬(网名：冬瓜头) 存储行业混迹十载，历任售前售后、产品设计、咨询顾问等角色，四项存储技术专利发明人。酷爱钻研，个性执着。理想是晚年能够做一名教师。

目录

**章 混沌初开——存储系统的前世今生
第2章 IO大法——走进计算机IO世界
第3章 磁盘大挪移——磁盘原理与技术详解
第4章 七星北斗——大话/详解七种RAID
第5章 降龙传说——RAID、虚拟磁盘、卷和文件系统实战
第6章 阵列之行——大话磁盘阵列
第7章 熟读宝典——系统与系统之间的语言OSI
第8章 勇破难关——Fibre Channel协议详解
第9章 天翻地覆——FC协议的巨大力量
**0章 三足鼎立——DAS、SAN和NAS
**1章 大师之作——大话以太网和TCP/IP协议
**2章 异军突起——存储网络的新军IP SAN
**3章 握手言和——IP与FC融合的结果
**4章 变幻莫测——虚拟化
**5章 众志成城——存储集群
**6章 未雨绸缪——数据保护和备份技术
**7章 愚公移山——大话数据容灾
**8章 鬼斧神工——数据前处理与后处理
**9章 过关斩将——系统IO路径及优化
第20章 腾云驾雾——大话云存储
附录1 存储系统问与答精华集锦
附录2 IP硬盘——玩玩还是来真的？
附录3 新技术将如何影响数据中心存储系统
后记

《深入理解计算系统：原理、分析与实践》 一、 洞察系统之核：软件运行的基石 在软件开发日新月异的今天，我们构建的每一个程序，无论是简单的脚本还是庞大的分布式系统，最终都离不开底层硬件的支撑。然而，有多少开发者能够真正理解，我们编写的代码是如何在由处理器、内存、存储设备等组成的复杂系统中转化为实际运算和数据流转的？《深入理解计算系统：原理、分析与实践》正是为了弥合这一认知鸿沟而生。本书并非泛泛而谈，而是聚焦于计算系统的核心原理，以前所未有的深度剖析了软件如何与硬件协同工作，揭示了指令集架构（ISA）、处理器微架构、存储器层次结构、链接器、加载器以及操作系统提供的系统级抽象等关键组成部分的运作机制。 我们习惯于使用高级编程语言进行开发，享受其带来的便捷与效率，但这种抽象往往掩盖了其背后错综复杂的执行过程。本书将带您穿越抽象的层层帷幕，直接触及机器码的本质。您将了解到，看似简单的变量赋值、函数调用，背后隐藏着寄存器读写、内存访问、缓存查找、指令解码与执行等一系列精密的硬件操作。通过理解指令集架构，您将掌握CPU如何理解并执行机器指令，从而为性能优化、底层调试以及理解特定硬件的行为打下坚实的基础。 本书的独特之处在于，它不仅仅是理论的堆砌，更强调理论与实践的紧密结合。每一项原理的阐述都伴随着翔实的实例和清晰的图示，让抽象的概念变得生动易懂。我们鼓励读者亲自动手，通过阅读和修改汇编代码，观察程序的执行过程，亲身体验不同指令和数据结构对性能的影响。这种“动手派”的学习方法，能够帮助读者建立起对计算系统更直观、更深刻的理解。 二、 内存与存储的交响曲：数据流转的秘密 数据是现代计算系统的灵魂。《深入理解计算系统》将带领您深入探索数据在内存和存储设备之间流转的每一个环节，揭示其背后的效率与瓶颈。我们所说的“内存”，远不止一块静态随机访问存储器（SRAM）或动态随机访问存储器（DRAM）。本书将系统地介绍内存的层次结构，从CPU寄存器的高速触及，到多级缓存（L1、L2、L3）的协同运作，再到主内存DRAM的容量与时序，直至更低层级的存储设备（如固态硬盘SSD、机械硬盘HDD）。 您将学习到缓存的工作原理，理解缓存命中与失配的发生机制，以及它们对程序性能的巨大影响。数据局部性，无论是时间局部性还是空间局部性，将不再是抽象的术语，而是您优化代码、提升效率的有力武器。本书将详细讲解各种缓存替换策略，以及它们如何影响数据在缓存中的停留时间。 更进一步，本书将探讨内存管理单元（MMU）的作用，以及虚拟内存如何为应用程序提供一个统一、连续的地址空间，同时保护不同进程之间的内存不被互相干扰。您将理解页表、TLB（Translation Lookaside Buffer）等关键组件如何实现虚拟地址到物理地址的转换，以及这种机制带来的灵活性与性能权衡。 存储设备的部分，本书将不仅仅介绍其基本工作原理，更会深入分析现代高性能存储技术的特性。对于固态硬盘，我们将解析闪存的读写机制、磨损均衡、垃圾回收等技术，理解其为何能提供远超传统硬盘的读写速度，同时也探讨其寿命限制。对于传统的机械硬盘，我们将剖析其磁头寻道、盘片旋转等物理运动如何影响I/O性能。理解这些底层原理，将帮助开发者在选择和使用存储解决方案时做出更明智的决策。 三、 连接的艺术：链接器与加载器的工作流 编译过程结束，代码就变成了可执行文件。但可执行文件并非可以直接运行的机器码，它需要经过链接器（Linker）和加载器（Loader）的精妙处理。本书将详细阐述这两个至关重要的系统组件。 您将了解到，当您的程序依赖于外部库（如标准C库）时，链接器是如何将这些库中的代码和数据与您的程序代码合并在一起，生成一个独立的、可执行的文件。本书将深入讲解静态链接和动态链接的原理，以及它们在减小可执行文件体积、提高内存利用率方面的作用。符号表、重定位条项等概念将被清晰地解析，帮助您理解程序在链接阶段是如何解决地址冲突、完成地址绑定的。 加载器则负责在程序运行时，将可执行文件从磁盘加载到内存中，并完成最后的地址空间设置。您将学习到，操作系统是如何将不同段（如代码段、数据段、堆栈段）映射到虚拟地址空间，以及加载器是如何处理共享库的动态链接，确保程序能够正确地调用共享库中的函数。 理解链接器和加载器的工作流程，不仅能帮助您解决链接错误、调试运行时异常，更能让您对程序在内存中的布局有更深刻的认识，这对于编写高效、安全的系统级代码至关重要。 四、 系统调用的奥秘：程序与操作系统的桥梁 任何一个应用程序，要想访问硬件资源，或者与其他进程进行交互，都必须通过操作系统提供的接口——系统调用。本书将深入揭示系统调用的工作机制。《深入理解计算系统》将详细介绍Linux等主流操作系统中常用的系统调用，并解析其背后的实现细节。 您将了解到，应用程序如何通过一个特定的“陷阱”指令，触发CPU的特权模式切换，将控制权交给操作系统内核。内核在接收到系统调用请求后，会根据系统调用的编号，执行相应的内核函数，完成用户请求的操作。操作完成后，内核会将结果返回给用户程序，并恢复CPU的用户模式。 本书将通过实际的系统调用示例，如`open`、`read`、`write`、`fork`、`execve`等，深入分析它们在内核中的实现，以及它们如何与文件系统、进程管理、内存管理等内核子系统进行交互。理解系统调用的工作原理，将帮助您更有效地进行系统级编程、编写高性能的I/O密集型程序，以及深入理解进程间的通信与同步机制。 五、 性能的制约与突破：多核、并行与并发 在当今的多核时代，理解并行与并发的原理，以及如何有效地利用多核处理器，成为每一个软件开发者必备的技能。本书将为读者构建一个坚实的并行与并发理论基础，并提供实践指导。 您将学习到，什么是真正的并行（同时执行）与并发（逻辑上同时执行），以及它们在多核CPU上的实现方式。本书将深入分析线程模型，理解用户级线程和内核级线程的区别与联系。您将掌握常见的同步原语，如互斥锁（mutex）、信号量（semaphore）、条件变量（condition variable）等，并学会如何使用它们来避免数据竞争和死锁。 本书还将探讨一些高级的并行编程模型和技术，例如消息传递接口（MPI）、OpenMP等，以及它们在科学计算、大数据处理等领域的应用。通过分析经典的并行算法和数据结构，读者将能够更好地理解如何将问题分解、分配到多个处理器上，从而显著提升程序的执行效率。 六、 实践出真知：代码分析与性能调优 理论学习固然重要，但真正的理解往往来自于实践。本书汇集了大量精心设计的实验和练习，旨在引导读者将所学知识应用于实际。您将有机会阅读和分析大量的汇编代码，亲手调试C程序，观察其在不同硬件环境下的执行细节。 本书提供的练习将涵盖从理解简单的指令执行，到分析复杂的内存访问模式，再到优化多线程程序的性能等各个方面。通过完成这些实践项目，您将能够： 深入理解CPU的执行流程： 通过分析汇编代码，直观地看到高级语言是如何被转化为机器指令的。 掌握内存访问的优化技巧： 通过观察缓存行为，理解数据局部性对性能的巨大影响，并学会如何重构代码以提高缓存命中率。 精准定位性能瓶颈： 学习使用性能分析工具，找出程序中的热点代码，并针对性地进行优化。 设计和实现高效的并行程序： 通过实践并行编程模型，提升程序在多核环境下的吞吐量。 调试复杂的系统级问题： 掌握分析内存错误、线程同步问题等常见系统级故障的方法。 《深入理解计算系统：原理、分析与实践》不仅仅是一本书，更是一本通往计算系统深处的大门。它为希望深入理解软件运行本质、掌握高性能系统编程技巧、以及在软件开发领域不断探索前沿的工程师、研究人员和学生，提供了一条清晰而坚实的路径。通过本书的学习，您将不再满足于“知其然”，而是真正做到“知其所以然”，成为一名更强大、更具洞察力的计算系统开发者。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计我得吐槽一下，简直是朴实无华到有点过头了，配色和字体选择都透着一股“功能至上”的年代感，初拿到手时，我甚至怀疑是不是买到了哪个老旧的培训资料。不过，正是这种看似低调的外观，反而让我对内容本身产生了更多期待，毕竟，真正有干货的技术书，往往不太注重花里胡哨的包装。翻开内页，纸张的质感倒是中规中矩，油墨印刷清晰，排版布局也比较紧凑，能塞进去不少信息量。我关注的重点在于它对存储系统底层架构的剖析深度，从文件系统的底层逻辑到网络协议的交互细节，希望它不仅仅停留在概念层面，而是能真正深入到代码实现的脉络中去。从整体的编排来看，作者似乎是想构建一个从宏观概念到微观实现的完整知识体系，这种结构化的梳理对于初学者建立全局观非常有帮助，当然，对于资深人士来说，寻找其中的知识盲点和创新点才是真正的乐趣所在。期待它能像一把精准的手术刀，解剖那些我们平时只敢远观的复杂存储机制，而不是仅仅提供一张模糊的地图。

评分☆☆☆☆☆

我注意到书中在对不同存储架构进行深度解析时，展示了非常详细的内部数据结构描述，这部分内容绝对是价值连城的。比如，它对NVMe协议栈的I/O路径分析，从操作系统内核的请求发出，到最终在硬件控制器上的调度和执行，中间涉及到的内存映射、中断处理等环节，都有细致的图示和步骤分解。这对于希望从事底层驱动开发或者性能优化的工程师来说，简直是如获至宝。但有趣的是，在描述现代云原生存储解决方案（比如分布式块存储的元数据管理）时，内容似乎就相对保守和概括了一些，更多是引用了成熟的业界方案的经典理论框架，而缺乏对最新开源项目或前沿研究的深入剖析。这让我略感遗憾，希望在“终极版”中，能看到对当下热点，如存储计算分离架构下，数据面和控制面如何高效协同的更前沿的探讨。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书的开篇几章给我的感觉是略微有些枯燥的，大量的理论铺垫和基础概念的复述，对于一个已经对存储有所了解的读者来说，有点像是在温习高中数学的三角函数公式——知道它很重要，但并不急于求证。作者似乎非常强调“打好地基”，用了不少篇幅去解释为什么某些设计决策是必要的，而不是直接抛出结论。这种叙事方式虽然保证了知识的严谨性，但也牺牲了一定的阅读流畅度。我更希望看到一些早期的、具有启发性的实际案例或者对比分析，比如早期的RAID技术与现代纠删码技术在特定场景下的性能权衡，能立刻抓住读者的注意力。不过，硬着头皮读下去后，在涉及到数据一致性模型和事务处理的那几个章节，文字的密度陡然增加，开始出现大量示意图和伪代码片段，这才是真正的技术深水区，也让我重新燃起了兴趣，感觉终于进入了主题的核心地带。

评分☆☆☆☆☆

这本书的写作风格极其严谨，几乎没有使用任何轻松幽默的语言来调剂气氛，全篇充斥着专业术语和逻辑严密的论证链条。我个人倾向于这种风格，因为它最大程度地减少了信息噪音，让你必须全神贯注于技术本身。然而，这也带来了一个潜在的问题：对于那些对存储领域只有初步了解的读者，可能会因为专业名词的密集轰炸而感到压力巨大，很容易在某个技术细节上卡住，找不到前后文的呼应点。我注意到作者在解释一些复杂的锁机制和并发控制策略时，习惯于先抛出问题背景，然后一步步推导出解决方案，整个过程如同侦探推理，逻辑闭环非常清晰。但如果读者错过了任何一个中间步骤的理解，后续的推导就会变得难以跟进。因此，这本书的“可读性”很大程度上取决于读者自身的预备知识储备，它更像是一本精密的参考手册，而非入门读物。

评分☆☆☆☆☆

整体阅读下来，这本书给我的印象是：这是一份用大量时间和心血打磨出来的技术沉淀，它拒绝走捷径，坚持把每一个技术点都挖到地底深处去探究一番。它最大的贡献在于系统性地梳理了存储系统从物理介质到逻辑抽象的完整层次结构，让那些分散在论文、官方文档和代码注释中的知识点，有了一个统一的、可供溯源的理论载体。我欣赏作者在保证技术深度之余，努力维护的知识体系的完整性。虽然在阅读体验上，它可能不如那些侧重于快速应用和“拿来主义”的技术书籍那样轻松愉快，但它提供的知识密度和思维框架是更持久、更底层的。这本书更像是一个武林秘籍，需要勤奋的练习和长久的领悟，才能真正掌握其中的精髓，让存储系统的底层逻辑在你脑海中清晰可见。