软件开发相关概念

开放式系统互联模型(英语: Open System Interconnection Model，缩写: OSI; 简称为OSI模型)

用wireshark抓取 http://example.com 请求, 同时标注了实际应用的5层模型

详细资料: http://www.tcpipguide.com/free/t_TCPBasicOperationConnectionEstablishmentManagement.htm

ACK	确认序号有效(用来应答)
SYN	发起一个连接(用来同步)
FIN	释放一个连接
Seq number	序列号, 初始值随机, 其他情况下: Seq(send) = Ack(recv)
Ack number	确认序号, 有效的情况下: Ack(send) = Seq(recv) + 1

TCP 有限状态机

三次握手和四次挥手

基本概念

df	file descriptor
同步/异步	关注的是消息通信机制
阻塞/非阻塞	关注的是程序在等待调用结果时的状态

5种模型

Blocking I/O	阻塞 I/O		常用
Nonblocking I/O	非阻塞 I/O		-
I/O Multiplexing	I/O 复用	(select and poll)	常用
Signal-Driven I/O	信号驱动 I/O	(SIGIO)	罕见
Asynchronous I/O	异步 I/O	(the POSIX aio_ functions)	-

http://www.cs.toronto.edu/~krueger/csc209h/lectures/Week11-Select-4.pdf

阻塞 I/O 和 非阻塞 I/O

https://linux.die.net/man/2/recvfrom
If no messages are available at the socket, the receive calls wait for a message to arrive,
unless the socket is nonblocking, in which case the value -1 is returned and the external variable errno is set to EAGAIN or EWOULDBLOCK.

I/O 复用

• select
  https://linux.die.net/man/2/select synchronous I/O multiplexing
  几个缺点:
  
  • 使用数组存储, 被监控的 fds 集合限制为1024
    
  • fds 集合需要从用户空间拷贝到内核空间的问题
    
  • 当被监控的 fds 中某些有数据可读的时候, 需要遍历整个 fds 来收集
    
• poll
  https://linux.die.net/man/2/poll wait for some event on a file descriptor
  对 select 的改进:
  
  • 改用链表存储, fds 集合限制远大 于select 的1024
    
• epoll (性能最优, Linux中的Java Selector默认选择)
  https://linux.die.net/man/4/epoll I/O event notification facility
  终极改进:
  
  • 改用红黑树来管理fds集合, 提高增、删、改的性能
    
  • 拷贝问题: epoll通过内核与用户空间mmap(内存映射)同一块内存来解决
    
  • (低频)epoll_ctl通过(ADD、MOD、DEL)更改fds集合的状态
    
  • (高频)epoll_{wait只处理修改的fds集合}
    

信号驱动 I/O

由内核通知开发者何时可以开始一个 I/O 操作.

异步 I/O

由内核通知开发者 I/O 操作何时已经完成.

CPU 缓存的出现主要是为了解决 CPU 运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾, 因为 CPU 运算速度要比内存读写速度快的多.
越靠近 CPU 的部分速度越快.