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网络编程：八股文

news 来源：原创 2025/6/26 3:03:41

一.Reactor网络模型

+-------------------+
|   应用主线程      |
+-------------------+|v
+-------------------+
|   Reactor         |
| (事件分发器)      |
+-------------------+|v
+-------------------+
|  事件多路分发器   |  <--- epoll/poll/select
+-------------------+|v
+-------------------+
|  事件处理器       |  <--- Handler/Callback
+-------------------+
1.背景

事件处理模型

 2,网络处理

将对IO的处理转换为事件的处理

用户层并不知道IO什么时候就绪 

3.网络模型构成

 非阻塞IO：

当IO未就绪，IO函数立刻返回

操作IO

IO多路复用:

检测多路IO是否就绪

 4.工作流程

 注册事件:

accept_____listenfd

读事件

connect_____connectfd

写事件

read____clientfd

读事件

write____clinetfd

写事件

被动断开连接

clientfd

读/写事件

read = 0 

write = -1 &&errno = EPIPE

处理事件 :

事件触发后说明IO就绪了，处理对应的IO

5.封装流程 

封装事件分发器（如 EpollReactor 类）

封装事件处理器（如 Handler/Callback）

提供注册、注销、事件循环等接口

 二.reactor和proactor的区别

1. 事件处理时机不同

Reactor 模型
内核检测到事件（如可读、可写）后，通知应用程序，应用程序主动进行后续操作（如 read/write），即应用程序负责实际的 I/O 操作。

Proactor 模型
应用程序发起异步 I/O 请求后，内核完成实际的 I/O 操作，操作完成后再通知应用程序，应用程序只负责处理结果。

2. 工作流程对比 

Reactor 流程

注册事件和回调

内核检测到事件（如可读）

通知应用程序

应用程序执行 read/write

Proactor 流程

应用程序发起异步 I/O 请求

内核异步执行 I/O 操作

I/O 完成后，内核通知应用程序

应用程序处理结果

 三.TCP三次握手为什么不是两次

 1. 两次握手存在的问题

历史连接请求重传导致误连接
假设客户端第一次发送的 SYN 报文因为网络延迟等原因滞留在网络中，服务端并未收到。客户端重发 SYN 并建立连接，之后关闭。此时，滞留的 SYN 报文又到达服务端，服务端以为是新的连接请求，回复 SYN+ACK，并建立连接。但此时客户端可能已经关闭，导致服务端产生“半连接”或“无效连接”。

2. 三次握手的过程 

第一次握手：客户端发送 SYN 报文，表示请求建立连接。

第二次握手：服务端收到 SYN，回复 SYN+ACK，表示收到请求并同意建立连接。

第三次握手：客户端收到 SYN+ACK，回复 ACK，表示自己也准备好了，连接建立。

3. 三次握手的作用 
  • 确认双方的接收和发送能力都正常
    • 第一次握手：客户端能发，服务端能收。
    • 第二次握手：服务端能发，客户端能收。
    • 第三次握手：客户端再次确认自己能收，服务端能发。
  • 防止历史连接请求造成误连接
    通过第三次握手，客户端确认服务端的 SYN+ACK 是自己刚刚发起请求后收到的，而不是历史报文，避免误连接。

四.在 Linux 系统中，收发网络包的流程

1. 网络包接收流程

网卡接收数据包
网络包从物理网络到达网卡。

驱动程序处理
网卡驱动将数据包从硬件搬运到内核空间（通常是内核缓冲区）。

协议栈处理
内核网络协议栈（如以太网、IP、TCP/UDP）逐层解析数据包。

数据包分发
根据协议类型和端口，将数据包分发到对应的 socket 缓冲区。

应用层读取
应用程序通过 recv、read 等系统调用，从 socket 读取数据。

2.网络包发送流程

应用层写入
应用程序通过 send、write 等系统调用，将数据写入 socket。

协议栈封装
内核协议栈将数据封装成 TCP/UDP、IP、以太网帧等格式。

驱动程序发送
数据包从内核缓冲区传递给网卡驱动。

网卡发送
网卡将数据包发送到物理网络。

 3.UDP和TCP的区别 

TCP 可靠但慢，适合要求数据完整性的场景。

UDP 快但不可靠，适合实时性要求高的场景。

五.TCP是如何保证可靠性的 

三次握手建立连接
确保通信双方收发能力正常。

数据包编号（序列号）
每个数据包有序列号，保证数据按序到达。

确认应答（ACK）
接收方收到数据后发送确认，未收到确认的数据会重传。

超时重传
发送方在超时时间内未收到 ACK，会自动重发数据包。

校验和
每个 TCP 段都带有校验和，接收方可检测数据是否损坏。

流量控制
通过滑动窗口机制，防止发送方发送过快导致接收方处理不过来。

拥塞控制
动态调整发送速率，避免网络拥塞。

四次挥手可靠断开连接
确保双方数据都已传输完毕后再断开连接。

 

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