書本大綱:從芯片、分布式到云計算AI時代
并發編程藝術
內存模型——連接代碼與硬件的契約
以可見性、有序性、原子性為基礎,通過happens - before規則和volatile/synchronized同步機制,探討處理器優化與并發安全的關系,介紹多線程程序底層運行邏輯。
并發原語——在混沌中建立秩序
對比Java與Golang并發哲學,Java通過顯式內存屏障與happens-before規則防控數據競態,Golang借助Channel通信鏈隱式維系因果序,分析共享內存鎖粒度控制與消息流自然時序兩種確定性實現路徑。
并發設計——從鎖競爭到無鎖協同
剖析Java并發工具的革新設計,介紹如何通過無鎖協同、緩存行優化、分治策略、異步編程提高多核性能,突破傳統數據競爭瓶頸,提升并發效率。
并發模式——駕馭多核時代的交響樂略
多核時代下,Java線程、Golang協程與Erlang Actor分別通過原生線程映射、GMP輕量調度和消息隔離機制,探討并發編程中資源效率與秩序平衡的多元化解決路徑。
Java虛擬機
編譯運行——Java跨平臺與高性能的動態運行機制
Java虛擬機以分層編譯與動態調優為核心,通過即時編譯優化技術平衡跨平臺通用性,使程序在長期運行中逼近本地代碼性能,展現后發優勢。
垃圾回收——吞吐量、延遲與內存效率的三元悖論
剖析Java垃圾回收機制,解析分代回收、三色標記、寫屏障等核心技術,對比清除/壓縮/復制算法優劣,詳解G1停頓預測模型,探討內存效率、吞吐量與延遲的平衡關系。
RPC框架
網絡模型——構建高吞吐的數據高速公路
RPC網絡性能優化的相關技術和方法,通過事件驅動與內存復用架構優化硬件資源利用,應用Reactor模型并行調度與Netty多級內存池技術,提高海量請求吞吐量和資源效能。
傳輸協議——標準化與定制化的RPC雙軌實踐
RPC協議雙軌實踐方案,公網采用gRPC標準化方案確保兼容性,內網通過自研協議突破性能瓶頸,在解決數據表述、傳輸、方法協定三大核心問題時兼顧標準化與場景化需求。
高并發系統設計
數據存儲——讓數據在硬盤上飛起來
解析存儲系統針對海量數據場景,通過B + 樹范圍查詢加速、LSM樹批量寫入優化及Kafka順序日志結構,結合存儲介質特性和順序I/O緩存機制,優化性能與持久化的關系。
分層抗壓——高并發系統的三道防線
剖析大流量系統三大核心技術:緩存削峰、消息隊列異步解耦、數據庫事務持久化,分析分層架構設計中吞吐量與數據一致性平衡的協作關系。
過載保護——流量洪峰下的防御法則
提出分層動態防護體系,通過精準流量調控、分級熔斷降級和基于Little's Law的自適應限流,在資源耗盡前構建有序處理機制,提高極端壓力下核心服務的運行穩定性。
分布式系統之美
協議算法——分布式世界的生存法則
解析分布式系統容錯機制與工程權衡,通過數據分片與多副本策略確保高可用,結合租約機制防止雙主故障,引入多數派讀寫與去中心化協議平衡一致性與性能,介紹構建穩健架構的相關知識和方法。
一致性協議——從CAP理論囚籠到工程突圍
分布式系統如何在CAP與FLP理論限制下進行權衡?本文解析共識算法(如Raft/Paxos)對兩階段提交的重構思路,介紹強一致性工程實現與高可用權衡策略,提出去中心化決策的協同優化方案。
云原生與云計算時代
云原生基礎——容器、Kubernetes的編排設計
容器技術如何改變軟件交付范式。分析Kubernetes作為云時代的“事實操作系統”,以及它如何將不可靠的硬件抽象為可靠的服務。核心在于標準化交付帶來紅利,但也增加了操作Kubernetes及其生態(如服務網格)的復雜性。
云原生動態——彈性伸縮、智能調度與可觀測性的反饋循環
探討云原生系統的動態自適應機制,將彈性、調度與可觀測性構建為一個相互依存的反饋系統。自動伸縮需平衡成本與性能,調度器優化資源效率,而深度可觀測性則需考量性能開銷。
云計算的未來范式——Serverless、邊緣計算與AI的算力變革
著眼于云計算的下一站。Serverless將作為基礎設施的終極抽象呈現,帶來操作簡便性與新的約束。邊緣計算將作為反向趨勢,推動計算更接近用戶,以克服物理延遲的限制。
最后討論這些范式如何發展以應對AI算力的巨大需求,化為下一個偉大的“有限與無限”挑戰。
未完待續
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