程序员经验分享-hwhale

Linux、网络编程

2023-11-09

1 、linux系统内核态和用户态是什么，有什么区别？

   当一个进程在执行用户自己的代码时处于用户运行态（用户态），当一个进程因为系统调用陷入内核代码中执行时处于内核运行态（内核态）。

   用户运行一个程序，该程序创建的进程开始时运行自己的代码，处于用户态。如果要执行文件操作、网络数据发送等操作必须通过write、send等系统调用，这些系统调用会调用内核的代码。

   当在系统中执行一个程序时，大部分时间是运行在用户态下的，在其需要操作系统帮助完成一些用户态自己没有特权和能力完成的操作时就会切换到内核态。

2、BIO、NIO、AIO都是什么，有什么区别？

   IO的方式通常分为几种，同步阻塞的BIO、同步非阻塞的NIO、异步非阻塞的AIO。

   Java BIO ： 同步并阻塞(传统阻塞型)，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销 ；

   Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接)，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求就进行处理 ；

   Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，AIO 引入异步通道的概念，采用了 Proactor 模式，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

   BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序简单易理解。NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等。编程比较复杂，JDK1.4开始支持。AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。

(1)BIO

    在JDK1.4出来之前建立网络连接的时候采用BIO模式，需要先在服务端启动一个ServerSocket，然后在客户端启动Socket来对服务端进行通信，默认情况下服务端需要对每个请求建立一堆线程等待请求，而客户端发送请求后，先咨询服务端是否有线程相应，如果没有则会一直等待或者遭到拒绝请求，如果有的话，客户端会线程会等待请求结束后才继续执行。

(2)NIO

   NIO本身是基于事件驱动思想来完成的，其主要想解决的是BIO的大并发问题,当socket有流可读或可写入socket时，操作系统会相应的通知引用程序进行处理，应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。 也就是说，这个时候，已经不是一个连接就要对应一个处理线程了，而是有效的请求，对应一个线程，当连接没有数据时，是没有工作线程来处理的。

   BIO与NIO一个比较重要的不同，是我们使用BIO的时候往往会引入多线程，每个连接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少量的多线程，每个连接共用一个线程。

   NIO的最重要的地方是当一个连接创建后，不需要对应一个线程，这个连接会被注册到多路复用器上面，所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定，当这个线程中的多路复用器进行轮询的时候，发现连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，也就是一个请求一个线程模式。

http://images2015.cnblogs.com/blog/37237/201512/37237-20151222220329015-207666376.png

(3)AIO

   与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。 即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。

	BIO是一个连接一个线程。

	NIO是一个请求一个线程。

	AIO是一个有效请求一个线程。

	同步 ： 自己亲自出马持银行卡到银行取钱（使用同步IO时，Java自己处理IO读写）；

	异步 ： 委托一小弟拿银行卡到银行取钱，然后给你（使用异步IO时，Java将IO读写委托给OS处理，需要将数据缓冲区地址和大小传给OS(银行卡和密码)，OS需要支持异步IO操作API）；

	阻塞 ： ATM排队取款，你只能等待（使用阻塞IO时，Java调用会一直阻塞到读写完成才返回）；

	非阻塞 ： 柜台取款，取个号，然后坐在椅子上做其它事，等号广播会通知你办理，没到号你就不能去，你可以不断问大堂经理排到了没有，大堂经理如果说还没到你就不能去（使用非阻塞IO时，如果不能读写Java调用会马上返回，当IO事件分发器会通知可读写时再继续进行读写，不断循环直到读写完成）

	BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。

	NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。

	AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。

3、TCP和UDP的区别？

   详解链接直达：https://blog.csdn.net/iva_brother/article/details/90317645

   1、TCP面向连接（如打电话要先拨号建立连接）;UDP是无连接的，即发送数据之前不需要建立连接。

   2、TCP提供可靠的服务。也就是说，通过TCP连接传送的数据，无差错，不丢失，不重复，且按序到达;UDP尽最大努力交付，即不保证可靠交付。TCP通过校验和，重传控制，序号标识，滑动窗口、确认应答实现可靠传输。如丢包时的重发控制，还可以对次序乱掉的分包进行顺序控制。

   3、UDP具有较好的实时性，工作效率比TCP高，适用于对高速传输和实时性有较高的通信或广播通信。

   4.每一条TCP连接只能是点到点的；UDP支持一对一、一对多、多对一和多对多的交互通信。

   5、TCP对系统资源要求较多，UDP对系统资源要求较少。

   为什么UDP有时比TCP更有优势?

   UDP以其简单、传输快的优势，在越来越多场景下取代了TCP,如实时游戏。

   （1）网速的提升给UDP的稳定性提供可靠网络保障，丢包率很低，如果使用应用层重传，能够确保传输的可靠性。

   （2）TCP为了实现网络通信的可靠性，使用了复杂的拥塞控制算法，建立了繁琐的握手过程，由于TCP内置的系统协议栈中，极难对其进行改进。

   采用TCP，一旦发生丢包，TCP会将后续的包缓存起来，等前面的包重传并接收到后再继续发送，延时会越来越大，基于UDP对实时性要求较为严格的情况下，采用自定义重传机制，能够把丢包产生的延迟降到最低，尽量减少网络问题对游戏性造成影响。

4、TCP的三次握手和四次挥手？

   详解链接直达：https://blog.csdn.net/iva_brother/article/details/90317645

(1)TCP的三次握手？
在这里插入图片描述
   刚开始, 客户端和服务器都处于 CLOSE 状态,此时, 客户端向服务器主动发出连接请求, 服务器被动接受连接请求。

   1、 TCP服务器进程先创建传输控制块TCB, 时刻准备接受客户端进程的连接请求, 此时服务器就进入了 LISTEN（监听）状态

   2、TCP客户端进程也是先创建传输控制块TCB, 然后向服务器发出连接请求报文，此时报文首部中的同步标志位SYN=1, 同时选择一个初始序列号 seq = x, 此时，TCP客户端进程进入了 SYN-SENT（同步已发送状态）状态。TCP规定, SYN报文段（SYN=1的报文段）不能携带数据，但需要消耗掉一个序号。

   3、TCP服务器收到请求报文后, 如果同意连接, 则发出确认报文。 确认报文中的 ACK=1, SYN=1, 确认序号是 x+1, 同时也要为自己初始化一个序列号 seq = y, 此时, TCP服务器进程进入了SYN-RCVD（同步收到）状态。这个报文也不能携带数据, 但是同样要消耗一个序号。

   4、TCP客户端进程收到确认后还,要向服务器给出确认。 确认报文的ACK=1，确认序号是 y+1，自己的序列号是 x+1.

   5、 此时，TCP连接建立，客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。当服务器收到客户端的确认后也进入ESTABLISHED状态，此后双方就可以开始通信了。

(2)为什么不用两次?

   主要是为了防止已经失效的连接请求报文突然又传送到了服务器，从而产生错误。 如果使用的是两次握手建立连接，假设有这样一种场景，客户端发送的第一个请求连接并没有丢失，只是因为在网络中滞留的时间太长了，由于TCP的客户端迟迟没有收到确认报文，以为服务器没有收到，此时重新向服务器发送这条报文，此后客户端和服务器经过两次握手完成连接，传输数据，然后关闭连接。此时之前滞留的那一次请求连接，因为网络通畅了, 到达了服务器，这个报文本该是失效的，但是，两次握手的机制将会让客户端和服务器再次建立连接，这将导致不必要的错误和资源浪费。如果采用的是三次握手，就算是那一次失效的报文传送过来了，服务端接受到了那条失效报文并且回复了确认报文，但是客户端不会再次发出确认。由于服务器收不到确认，就知道客户端并没有请求连接。

(3)TCP链接的四次挥手？
在这里插入图片描述

   数据传输完毕后，双方都可以释放连接，此时客户端和服务器都是处于ESTABLISHED状态，然后客户端主动断开连接，服务器被动断开连接.

   1、客户端进程发出连接释放报文，并且停止发送数据。 释放数据报文首部，FIN=1，其序列号为seq=u（等于前面已经传送过来的数据的最后一个字节的序号加1），此时客户端进入FIN-WAIT-1（终止等待1）状态。 TCP规定，FIN报文段即使不携带数据，也要消耗一个序号。

   2、服务器收到连接释放报文，发出确认报文 ，ACK=1，确认序号为 u+1，并且带上自己的序列号seq=v，此时服务端就进入了CLOSE-WAIT（关闭等待）状态。 TCP服务器通知高层的应用进程，客户端向服务器的方向就释放了，这时候处于半关闭状态，即客户端已经没有数据要发送了，但是服务器若发送数据，客户端依然要接受。这个状态还要持续一段时间，也就是整个CLOSE-WAIT状态持续的时间。

   3、客户端收到服务器的确认请求后 ，此时客户端就进入FIN-WAIT-2（终止等待2）状态，等待服务器发送连接释放报文 （在这之前还需要接受服务器发送的最终数据）。

   4、 服务器将最后的数据发送完毕后，就向客户端发送连接释放报文 ，FIN=1，确认序号为v+1，由于在半关闭状态，服务器很可能又发送了一些数据，假定此时的序列号为seq=w，此时，服务器就进入了LAST-ACK（最后确认）状态，等待客户端的确认。

   5、客户端收到服务器的连接释放报文后，必须发出确认 ，ACK=1，确认序号为w+1，而自己的序列号是u+1，此时，客户端就进入了TIME-WAIT（时间等待）状态。注意此时TCP连接还没有释放，必须经过2∗MSL（最长报文段寿命）的时间后，当客户端撤销相应的TCB后，才进入CLOSED状态。

   6、服务器只要收到了客户端发出的确认，立即进入CLOSED状态。 同样，撤销TCB后，就结束了这次的TCP连接。可以看到，服务器结束TCP连接的时间要比客户端早一些。

(4)为什么建立连接是三次握手，关闭连接确是四次挥手呢？

   建立连接的时候， 服务器在LISTEN状态下，收到建立连接请求的SYN报文后，把ACK和SYN放在一个报文里发送给客户端。

   而关闭连接时，服务器收到对方的FIN报文时，仅仅表示对方不再发送数据了但是还能接收数据，而自己也未必全部数据都发送给对方了，所以己方可以立即关闭，也可以发送一些数据给对方后，再发送FIN报文给对方来表示同意现在关闭连接，因此，己方ACK和FIN一般都会分开发送，从而导致多了一次。

5、rpc和http的区别?有什么rpc框架?

   详解链接直达：https://blog.csdn.net/qq_38163180/article/details/87260476

   RPC： 即 Remote Procedure Call（远程过程调用），是一个计算机通信协议。该协议允许运行于一台计算机的程序调用另一台计算机的子程序，而程序员无需额外地为这个交互作用编程。说得通俗一点就是：A计算机提供一个服务，B计算机可以像调用本地服务那样调用A计算机的服务。

   Http协议： 超文本传输协议，是一种应用层协议。 规定了网络传输的请求格式、响应格式、资源定位和操作的方式等。但是底层采用什么网络传输协议，并没有规定，不过现在都是采用TCP协议作为底层传输协议。

区别：

  • RPC并没有规定数据传输格式，这个格式可以任意指定，不同的RPC协议，数据格式不一定相同。
  • Http中还定义了资源定位的路径，RPC中并不需要
  • 最重要的一点：RPC需要满足像调用本地服务一样调用远程服务，也就是对调用过程在API层面进行封装。Http协议没有这样的要求，因此请求、响应等细节需要我们自己去实现。
    • 优点：RPC方式更加透明，对用户更方便。Http方式更灵活，没有规定API和语言，跨语言、跨平台
    • 缺点：RPC方式需要在API层面进行封装，限制了开发的语言环境。例如我们通过浏览器访问网站，就是通过Http协议。只不过浏览器把请求封装，发起请求以及接收响应，解析响应的事情都帮我们做了。如果是不通过浏览器，那么这些事情都需要自己去完成。

   早期的webservice，现在热门的dubbo，以及阿里的hsf都是RPC的典型。

6、https相对http都实现了什么加密方式，是对称加密还是非对称加密？

   详解链接直达：https://blog.csdn.net/jiangshangchunjiezi/article/details/88545263

   Http协议运行在TCP之上，明文传输，客户端与服务器端都无法验证对方的身份；Https是身披SSL(Secure Socket Layer)外壳的Http，运行于SSL上，SSL运行于TCP之上，是添加了加密和认证机制的HTTP。Https的加密机制是一种共享密钥加密和公开密钥加密并用的混合加密机制。

二者之间存在如下不同：

  • 端口不同：Http与Http使用不同的连接方式，用的端口也不一样，前者是80，后者是443；

  • 资源消耗：和HTTP通信相比，Https通信会由于加减密处理消耗更多的CPU和内存资源；

  • 开销：Https通信需要证书，而证书一般需要向认证机构购买；

   对称密钥加密是指加密和解密使用同一个密钥的方式，而非对称加密是指使用一对非对称密钥，即公钥和私钥，公钥可以随意发布，但私钥只有自己知道。发送密文的一方使用对方的公钥进行加密处理，对方接收到加密信息后，使用自己的私钥进行解密，因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。HTTPS 在内容传输的加密上使用的是对称加密，非对称加密只作用在证书验证阶段。

7、常用命令:df 、ps 、top 、iotop 、netstat

指令 作用
top 查看内存
df -h 查看磁盘存储情况
iotop 查看磁盘 IO 读写(yum install iotop 安装）
iotop -o 直接查看比较高的磁盘读写程序
uptime 查看报告系统运行时长及平均负载
ps aux 查看进程

8、Shell 常用工具 （awk, sort, sed,cut ）

工具 参数 作用
AWK -f 指定文件拆分符
- -v 赋值一个用户定义变量
Sort -n 依照数值大小排序
- -r 以相反的顺序排序
- -t 定排序时所用的栏位
- -k 指定需要排序的栏位
sed -e 直接在指令列模式上进行 sed 动作编辑
- -d 删除
- -s 查找并替换
Cut -f 取第几列
- -d 指定分隔符分割列

9、Shell中提交了一个脚本，进程号已经不知道了，但是需要kill掉这个进程，怎么操作?

  ssh $i "ps -ef | grep file-flume-kafka | grep -v grep |awk '{print \$2}' | xargs kill"

10 Shell中单引号和双引号区别

#!/bin/bash
do_date=$1

echo '$do_date'
echo "$do_date"
echo "'$do_date'"
echo '"$do_date"'
echo `date`

  执行结果：

[bin]$ test.sh 2019-02-10
$do_date
2019-02-10
'2019-02-10'
"$do_date"
2019年 05月 02日 星期四 21:02:08 CST

  （1）单引号不取变量值

  （2）双引号取变量值

  （3）反引号`，执行引号中命令

  （4）双引号内部嵌套单引号，取出变量值

  （5）单引号内部嵌套双引号，不取出变量值

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