网络模型-面试必备

2025-09-09 09:56:06   0  举报

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AI智能生成

准备参加面试的求职者需要对网络模型有清晰的理解，因为这是许多IT职位考核的关键知识点。核心内容包括但不限于OSI模型的七层结构、TCP/IP模型的四层对应、每一层的功能和主要协议。面试者应详细掌握数据传输过程中的封装与解封装、不同网络层之间的通信机制、以及如何处理网络故障和性能优化等问题。此外，了解流行的网络设备如路由器、交换机的工作原理及其在网络中的作用也是必要的。针对不同类型的网络（如局域网、广域网）的特性和配置，以及网络安全相关的基础知识和防护措施也是面试中常提及的内容。求职者应当通过实例加深对这些概念的理解，并能够在面试中运用相关的技术术语以展现出其专业水平。文件类型通常要求掌握其在网络架构、协议和配置中的应用，如Wireshark捕获文件的解读能力等，以证明其实战能力。

面试

网络模型

NIO

BIO

Netty

作者其他创作

大纲/内容

发展过程

BIO

早期是BIO，每次只能一个链接，链接上之后不中断就一直阻塞

考虑多线程处理，每个线程处理一个链接，局限性：线程个数有上限，并且大量链接会导致服务器资源浪费

即使加入线程池的技术，也不能解决根本问题

NIO

NIO，支持非阻塞的IO，一个线程就可以支持多个链接，虽然提高了并发能力，但是如果大量链接连接上之后不做任何操作，每次循环都需要不停的遍历所有链接确保有数据传输过来，这个方式会导致cpu空跑，看上去cpu很高，实际上都是无用功

NIO Reactor模式

引入selector，多路复用器，他采用事件驱动的模式，使得一个线程可以监听多个channel

创建一个selector，底层调用epoll_create(),实际上就是一个epollArray，channel会存储到这个数组中，通常会设置为非阻塞模式,并且为这个channel注册事件，底层调用的就是epoll_ctl，比如连接、可读、可写事件，然后循环调用select方法，这个方法会阻塞直到有事件触发，底层调用的epoll_wait(阻塞并发回准备就绪的文件描述符)，这样每次只需要处理有事件触发的channel，不用遍历所有channel

redis 5.0采用的就是单线程的 Reactor模式

woker Reactor模式

虽然实现了多路复用，但是每个线程处理的能力会随着连接的增多，业务执行时间等因素导致效率大降，所以引入了woker reactor,主线程reactor负责连接，业务处理交给worker

Multi Reactor模式

为了进一步提高性能和并发，又引入了multi reactor,也就是有多个reactor线程负责连接管理，多个worker负责业务执行，这也是Netty使用的IO模型

redis 6.0 采用的mult Reactor 模式，但不是标准的Multi Reactor模式，只有读数据的操作是worker完成的，

Netty

核心组件

NioEventLoopGroup

EventLoop

BootStrap/ServerBootStrap

客户端和服务器的启动类

允许设置channel和channelPipeline

ChannelPipeline

采用责任链模式的ChannelHandler，，负责所有的入站和出站事件（读写）

它隐含两个ChannelHandler，一个Header，一个Tail

类似双向链表的结构，入站从Header开始，Tail结束，出站反过来，从Tail开始，Header结束，中间就是我们自己定义的ChannelHandler，比如序列化、反序列化的处理

每一个channel都有自己的pipeline

Channel

对网络I/O操作的抽象，是客户端或服务端连接用的通道

Future/Channel Future

Netty中，许多操作都是异步的，比如建立连接、数据写入、端口绑定，异步操作的响应结果通过Future获取

ChannelInitializer

可以视为ChannelPipeline的构造器

ChannelHandler

Netty中处理业务的核心组件，他是一个接口，他定义了一些列的方法来处理不同的I/O事件，，通常程序员只需关注这个

序列化

编码解码

粘包拆包

网络开发的一个框架，支持多种协议

内置的通讯传输模式

Nio

Epoll

边缘触发

Oio

local

子主题

设计精髓

子主题

TCP/IP协议镞

不同层次的网络协议集合

TCP

控制传输协议

如何保证可靠性的

重传机制

超时重传

快速重传

数据包顺序控制

通过seq_num保证数据包的顺序

三次握手

为什么要三次握手

因为TCP是面向连接的可靠传输，所以需要服务器ACK它准备好了，同时客户端也需要ACK服务器它准备好了，

流程

第一次客户端发送给服务器 SYN标识，并且会有一个随机数Seq_num

第二次服务器会发送SYN+ACK,同时返回ACK_num(会将第一次握手时的随机数加上数据包的数据量发给客户端)

第三次客户端向服务器发送ACK，同时返回ACK_num(第二次握手的时候传的随机数加上数据包的数量)

四次分手

为什么是四次，TCP是全双工通讯模式，所以客户端和服务器都需要发送FIN通知，并且ACK

TCP断开连接的时候的Timewait

当主动断开连接的一方发送最后一个ACK报文之后，会等待2MSL(最大报文存活时间)，通常是2-4分钟，

这是为了保证旧的连接没有收到的报文，不会影响新的连接，导致混乱

英特网协议

Socket

Socket是TCP/IP协议镞的抽象，是操作系统提供给我们的一系列的接口，用于操作网络

零拷贝

当读取磁盘文件然后通过网络传输的时候，因为内核缓存和用户缓存之间拷贝会产生上下文切换，减少拷贝次数，可以减少上下文切换

零拷贝指在进行数据 IO 时，数据在用户态下经历了零次 CPU 拷贝，并非不拷贝数据。通过减少数据传输过程中内核缓冲区和用户进程缓冲区间不必要的CPU数据拷贝与用户态和内核态的上下文切换次数，降低 CPU 在这两方面的开销，释放 CPU 执行其他任务，更有效的利用系统资源，提高传输效率，同时还减少了内存的占用，也提升应用程序的性能。

实现

mmap

内存映射文件的方法，可以将文件或对象地址映射到用户空间

MappedByteBuffer

FileChannel.map方法也会创建MappedByteBuffer

sendfile

内核会直接将文件数据从 page cache 通过网络协议栈发送到目标套接字

sendfile系统调用会告诉内核从一个文件描述符（如磁盘文件对应的文件描述符）读取数据，并将其发送到另一个文件描述符（如网络套接字对应的文件描述符）

java.nio.channels.FileChannel类的transferTo()和transferFrom()方法

Linux2.1

Linux2.4

splice