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导读
引用
van Steen, M., & Tanenbaum, A. S. (2023). Distributed Systems (4th ed.). distributed-systems.net. 作者网站提供免费的个人化副本：https://www.distributed-systems.net/index.php/books/ds4/
章节概要
全书共九章。据作者的页面介绍，本版与第三版的结构保持接近：现有分布式系统的实例放在与其相应的一般原理旁边，初读时可以跳过的内容放在加框的小节里，区块链系统及其组成部分贯穿全书讨论。所有 Python 代码都已更新到 Python 3，完整的示例可从作者网站获得。
第 1 章：Introduction（引言）
开篇一章从联网系统讲到分布式系统，并区分分布式系统与去中心化系统。它提出设计目标（资源共享、分布透明性、开放性、可靠性、安全和可扩展性），对分布式系统进行分类（集群和网格计算等高性能计算、分布式信息系统与应用集成，以及包括移动计算和传感器网络在内的普适系统，并涉及云-边缘连续体），最后讨论开发分布式系统时的陷阱。
第 2 章：Architectures（体系结构）
第 2 章从体系结构风格（分层、基于对象、RESTful，以及发布-订阅或基于协调的风格）和中间件的作用讲起，然后比较系统体系结构：分层与多层的集中式设计，对称分布式设计（结构化与非结构化对等系统、超级节点、BitTorrent），以及混合设计（云计算、边缘服务器体系结构和区块链）。
第 3 章：Processes（进程）
本章涵盖线程、虚拟化（包括容器，以及虚拟机与云计算的关系）、客户端、服务器（总体组织、状态、对象服务器，示例包括 Apache 和内容分发网络），以及代码迁移，包括虚拟机的迁移。
第 4 章：Communication（通信）
本章从分层协议和通信类型讲起，然后讲远程过程调用、面向消息的通信（套接字、请求-应答、发布-订阅、管道、MPI，以及基于消息代理的队列式消息传递）和多播通信，包括应用层多播和用于信息传播的流行病协议。
第 5 章：Coordination（协调）
第 5 章涵盖时钟同步、逻辑时钟与向量时钟、互斥与选举算法，以 ZooKeeper、Raft 以及工作量证明或权益证明式选举为例。随后转向基于 gossip 的协调、分布式事件匹配，以及 GPS 和 Vivaldi 等定位系统。
第 6 章：Naming（命名）
命名一章区分名字、标识符和地址，涵盖平面命名（广播、转发指针、基于家乡的方法、Chord 等分布式散列表）、结构化命名（名字空间、解析、DNS、NFS）、基于属性的命名（目录服务、LDAP）和命名数据网络。
第 7 章：Consistency and Replication（一致性与复制）
本章先解释为什么要复制数据，然后讲以数据为中心的一致性模型（顺序一致性、因果一致性、最终一致性和连续一致性）、以客户为中心的一致性模型（单调读与单调写、读己之写、写跟随读）、副本管理、一致性协议（基于主节点的协议和复制写协议），以及 Web 中的缓存与复制。
第 8 章：Fault Tolerance（容错）
本章先介绍可靠性与故障模型，然后讲进程弹性与共识，涵盖基于泛洪的共识、Raft、Paxos 和拜占庭容错（PBFT），并包括 CAP 定理。接着是可靠的客户端-服务器通信与组通信、分布式提交（两阶段提交），以及通过检查点和消息日志进行的恢复。
第 9 章：Security（安全）
安全一章涵盖安全威胁、策略和机制（包括隐私与 GDPR）、密码学、认证（共享密钥、Needham-Schroeder、公钥、Kerberos、TLS）、分布式系统中的信任（女巫攻击与日蚀攻击、区块链方法）、授权（访问控制、委托、OAuth），以及通过防火墙和入侵检测进行监控。
核心概念
第 1–4 章：基础
- 分布透明性与可扩展性：对用户和应用隐藏分布，并在规模和地域上增长。
- 体系结构风格与中间件：组件和连接器如何组织，包括对等、云、边缘和区块链系统。
- 虚拟化与代码迁移：在多台机器之间运行和迁移软件。
- RPC 与面向消息的通信：进程交换数据的主要方式。
第 5–6 章：协调与命名
- 逻辑时钟与向量时钟：在没有全局时钟的情况下给事件排序。
- 互斥与选举：协调访问并选出领导者。
- 平面、结构化与基于属性的命名：定位实体，以 Chord 和 DNS 为例。
第 7–9 章：一致性、容错与安全
- 一致性模型：针对复制数据的以数据为中心和以客户为中心的保证。
- 共识与分布式提交：Paxos、Raft、PBFT 和两阶段提交。
- 认证、授权与信任：密码协议与访问控制。
评析
优点
- 原理优先，系统相伴。 作者说明现有系统的实例被放在讨论一般原理的地方，各章围绕反复出现的问题（命名、协调、一致性、容错）展开，而不是罗列产品。
- 可运行的代码。 所有 Python 代码已更新到 Python 3，作者称几乎所有示例都可以通过一个简单脚本运行；完整的示例和插图放在可下载的压缩包中。
- 主题新。 区块链系统贯穿全书，目录中包括云与边缘体系结构、容器、Raft 与 Paxos、拜占庭容错、GDPR 和 OAuth。
- 开放获取。 个人化的电子版是免费的，另有 PDF 和 PPTX 格式的整套幻灯片，并提供幻灯片的 LaTeX 源文件。
- 标出可选内容。 加框的小节初读时可以跳过，新手可以顺着主线读下去。
局限
- 关于数据系统的章节较少。 事务、分布式文件系统和多媒体都没有独立成章：NFS 示例出现在体系结构和命名之下，嵌套事务出现在第 1 章应用集成的讨论中。想多了解存储和事务的读者需要另一本书。
- 实践中的摩擦。 作者指出，有些示例需要安装 Redis 等特殊软件包，而且免费副本的申请可能需要一段时间才能处理。
- 自行出版。 本书由作者自己发行，纸质版通过 Amazon 出售，后来的版本（4.01 到 4.03）带有小的更正，所以读者应确认自己和课程使用的是哪个版本。
- 代码经过简化。 正如作者所说，代码示例为了易读省略了许多细节，所以它们用于说明思想，而不是生产级实现。
在课程中的定位
van Steen 和 Tanenbaum 的这本书是本课程书目中原理优先的分布式系统教材。Coulouris、Dollimore、Kindberg 和 Blair 的 Distributed Systems: Concepts and Design 更长（21 章）、更早（2011 年），给中间件、安全、事务和详细的案例研究更多篇幅，所以两书可以互相替代或互补。Vitillo 的 Understanding Distributed Systems 是面向开发者的简明入门，可以先读；Kleppmann 和 Riccomini 的 Designing Data-Intensive Applications 是对数据系统的实用研究，涵盖复制、分区和流处理，填补了上面提到的存储和事务方面的空白。
Cachin、Guerraoui 和 Rodrigues 的 Introduction to Reliable and Secure Distributed Programming 是研究生教材，精确规定广播、共享内存和共识抽象，是读完本书第 5 章和第 8 章之后自然的下一步。Pacheco 的 An Introduction to Parallel Programming 则是另一条路线，教人在多核机器和集群上编写并行程序。
如何使用本书
本书适合高年级本科生和研究生一年级学生的分布式系统课程，也适合构建联网服务的软件工程师。作者的页面没有列出先修要求；一些编程经验有助于理解 Python 示例，操作系统和网络方面的一些背景则有助于理解进程和通信两章。
实用的安排：
- 核心： 第 1、2 章，然后是第 4 章（通信）、第 5 章（时钟、互斥、选举）、第 7 章（一致性与复制）和第 8 章（容错与共识）。
- 选读： 操作系统背景薄弱的读第 3 章；第 6 章讲命名；第 9 章讲安全，可以独立阅读。
- 练习： 下载代码和插图压缩包，运行 Python 示例（安装所需软件包），并用幻灯片复习。初读时跳过加框的小节。
- 核对版本： 使用免费副本的当前版本（4.03 或更高），因为作者在做小的更正时保持页码不变。