[分布式系统中请求上下文的线程安全问题]的搜索结果

...无声息地给咱们的信息安全带来隐患呐。那么，如何有效地解决这个问题呢？让我们来看看Python的Tornado库。 二、什么是Tornado？ Tornado是一个高性能的Python Web服务器和异步网络库，它被设计用来构建实时Web应用和服务。它的最大亮点就是能够支持异步IO操作，这就意味着即使在单线程环境下也能轻松应对海量的并发请求，这样一来，系统的性能和稳定性都得到了超级大的提升，就像给系统装上了涡轮增压器一样，嗖嗖地快，稳稳地好。 三、Tornado如何解决网络连接不稳定或中断的问题？ 网络连接不稳定或中断通常是由以下几个原因引起的：网络拥塞、路由器故障、服务提供商问题等。这些问题虽然没法彻底躲开，不过只要我们巧妙地进行网络编程，就能最大限度地降低它们对我们应用程序的影响程度，尽可能让它们少添乱。Tornado就是这样一个可以帮助我们处理这些问题的工具。 四、Tornado的使用示例 下面我们将通过几个实例来展示如何使用Tornado来处理网络连接不稳定或中断的问题。 1. 异步I/O操作 在传统的同步I/O操作中，当一个线程执行完一个任务后，会阻塞等待新的任务。这种方式在处理大量并发请求时效率较低。而异步I/O这招厉害的地方就在于，它能充分榨干多核CPU的潜能，让多个请求同时开足马力并行处理，就像一个超级服务员，能够同时服务多位顾客，既高效又灵活。Tornado这个家伙，厉害之处就在于它采用了异步I/O操作这招杀手锏，这样一来，面对蜂拥而至的高并发网络请求，它也能游刃有余地高效应对，处理起来毫不含糊。 python import tornado.web class MainHandler(tornado.web.RequestHandler): def get(self): 这里是你的业务逻辑 pass application = tornado.web.Application([ (r"/", MainHandler), ]) application.listen(8888) tornado.ioloop.IOLoop.current().start() 2. 自动重连机制 在网络连接不稳定或中断的情况下，传统的TCP连接可能会因为超时等原因断开。为了避免这种情况，我们可以设置自动重连机制。Tornado提供了一个方便的方法来实现这个功能。 python import tornado.tcpclient class MyClient(tornado.tcpclient.TCPClient): def __init__(self, host='localhost', port=80, kwargs): super().__init__(host, port, kwargs) self.retries = 3 def connect(self): for _ in range(self.retries): try: return super().connect() except Exception as e: print(f'Connect failed: {e}') tornado.ioloop.IOLoop.current().add_timeout( tornado.ioloop.IOLoop.current().time() + 5, lambda: self.connect(), ) raise tornado.ioloop.TimeoutError('Connect failed after retrying') client = MyClient() 以上就是Tornado的一些基本使用方法，它们都可以帮助我们有效地处理网络连接不稳定或中断的问题。当然，Tornado的功能远不止这些，你还可以利用它的WebSocket、HTTP客户端等功能来满足更多的需求。 五、总结 总的来说，Tornado是一个非常强大的工具，它不仅可以帮助我们提高网络应用程序的性能和稳定性，还可以帮助我们更好地处理网络连接不稳定或中断的问题。如果你是一名网络开发工程师，我强烈推荐你学习和使用Tornado。相信你会发现，它会给你带来很多惊喜和收获。 六、结语 希望通过这篇文章，你能了解到Tornado的基本概念和使用方法，并且能将这些知识运用到实际的工作和项目中。记住了啊，学习这件事儿可是没有终点线的马拉松，只有不断地吸收新知识、动手实践操作，才能让自己的技能树茁壮成长，最终修炼成一名货真价实的网络开发大神。

...ine是一种轻量级的线程实现，它由Go运行时管理并调度执行。goroutine相较于操作系统的原生线程更轻量、高效，可以在同一地址空间内并发运行多个任务，通过Go语言的GMP（Goroutine-Thread M: P）调度模型进行上下文切换，以充分利用多核处理器资源。在文章的上下文中，goroutine用于表示并行处理HTTP请求的独立执行单元，它们可能需要共享和修改同一块数据，因此需要采取同步机制来避免竞态条件。 互斥锁（sync.Mutex） , 互斥锁是Go语言标准库sync包中的一种同步原语，用于保护临界区代码，确保在同一时刻只有一个goroutine能够访问或修改特定的共享资源，从而防止竞态条件的发生。在文章示例中，sync.Mutex被用来控制对sharedData变量的并发访问，当一个goroutine获得锁后，其他goroutine必须等待该锁释放才能继续执行相应的数据修改操作。 Context（iris.Context） , 在Go Iris框架中，iris.Context是一个核心接口类型，代表了HTTP请求的上下文环境。它封装了与单个HTTP请求相关的所有信息，如请求方法、URL路径、查询参数、请求体、响应头、Cookies等，并提供了一种安全且高效的方式在处理请求的不同阶段传递中间件和处理器之间所需的数据。在本文的场景下，iris.Context的Values方法被用来在同一个HTTP请求生命周期内安全地共享和累加计数器数据，这种方式能有效避免不同请求之间的数据干扰问题。

...截器与Hystrix线程隔离引发的SecurityContext获取问题及其解决方案后，我们不难发现，微服务架构中的线程上下文管理和数据传递是一项至关重要的任务。实际上，这一问题在其他分布式系统和框架中也同样存在。 近期，随着Spring Cloud 2021.0.0（Ilford）版本的发布，项目团队对Hystrix的支持已经进入维护模式，并推荐开发者使用全新的熔断降级库Resilience4j替代。Resilience4j不仅提供了更轻量级的线程模型，而且其设计更加模块化，易于集成到现有的服务治理体系中。在处理线程上下文传递方面，Resilience4j通过Context Propagation特性支持了多种上下文管理库，如ThreadLocal、ManagedExecutorService等，使得在多线程环境下的SecurityContext传递变得更加简单和可控。 同时，对于微服务安全性的进一步强化，Spring Security 5.x也引入了异步请求处理的安全上下文传播机制，增强了与各类并发框架的兼容性。这意味着，在未来的Spring Cloud生态中，开发者可以更加平滑地应对类似线程隔离带来的SecurityContext共享挑战。 综上所述，随着技术的演进和发展，原先困扰开发者的难题正逐渐被社区的新方案所解决。与时俱进地了解并掌握这些新技术，将有助于我们在构建复杂分布式系统时更好地应对各种线程安全和上下文传递问题，从而确保系统的稳定性和安全性。

...，很可能会影响到整个系统的正常发挥，让它没法火力全开。那么，如何在实际应用中有效地优化Netty的网络传输性能呢？本文将从以下几个方面进行探讨。 二、了解Netty的工作原理 首先，我们需要深入理解Netty的工作原理。Netty使用了事件驱动的设计模式，可以异步处理大量的数据包。当一个网络连接请求蹦跶过来的时候，Netty这个小机灵鬼就会立马创建一个崭新的线程来对付这个请求，然后把所有的数据包一股脑儿地丢给这个线程去处理。这样，就算有海量的数据包要处理，也不会把主线程堵得水泄不通，这样一来，咱们系统的反应速度就能始终保持飞快啦！ 三、选择合适的线程模型 Netty提供了两种线程模型：Boss-Worker模型和NIO线程模型。Boss-Worker模型是Netty默认的线程模型，它由一个boss线程和多个worker线程组成。boss线程负责接收并分发网络连接请求，worker线程负责处理具体的网络数据包。这种模型的好处呢，就是能够超级棒地用足多核处理器的能耐，不过吧，它也有个小缺点。当遇到大量连接请求汹涌而来的时候，可能会让CPU过于劳累，消耗过多的能量。 NIO线程模型则通过直接操作套接字通道的方式，避免了线程上下文切换的开销，提高了系统的吞吐量。但是，它的编程难度相对较高，不适用于对编程经验要求不高的开发者。 四、合理配置资源 除了选择合适的线程模型外，我们还需要合理配置Netty的其他资源，如缓冲区大小、连接超时时间等。这些参数的选择会直接影响到系统的性能。 例如，缓冲区的大小决定了每次读取的数据量，过小的缓冲区会导致频繁地进行I/O操作，降低系统性能；过大则可能会导致内存占用过高。一般来说，我们应该根据实际情况动态调整缓冲区的大小。 五、优化数据结构 在Netty中，数据都是通过ByteBuf对象进行传输的。因此，优化ByteBuf的使用方式也是一项重要的任务。比如，咱们可以使用ByteBuf的readBytes()这个小功能，一把子读取完整个数据包，而不是反反复复地去调用readInt()那些方法。另外，咱们还可以用ByteBuf的retainedDuplicate()小技巧，生成一个引用计数为1的新Buffer。这样一来，就算数据包处理完毕后，这个新Buffer也会被自动清理掉，完全不用担心内存泄漏的问题，让我们的操作更加安全、流畅。 六、利用缓存机制 在处理大量数据时，我们还可以利用Netty的缓存机制，将数据预先存储在缓存中，然后逐个取出处理。这样可以大大减少数据的I/O操作次数，提高系统的性能。 七、结语 总的来说，优化Netty的网络传输性能并不是一件简单的事情，需要我们深入了解Netty的工作原理，选择合适的线程模型，合理配置资源，优化数据结构，以及利用缓存机制等。只要咱们把这些技巧都掌握了，就完全能够游刃有余地对付各种复杂的网络环境，让咱们的系统跑得更溜、更稳当，就像给它装上了超级马达一样。

...tine是一种轻量级线程实现，它由运行时系统管理，并允许在同一进程中并发执行多个函数。相比于传统的操作系统线程，goroutine的创建和销毁开销更小，数量更多，并且能通过Golang运行时的调度器高效地在可用的CPU核心间切换，从而极大地提升程序处理并发任务的能力。 Channel（通道） , 在Golang并发模型中，通道是一个类型化的通信机制，用于在不同的goroutine之间发送数据或信号。通道是同步原语，确保了发送和接收操作的有序性与安全性，遵循“通过通信共享内存”的并发编程原则。在实际使用中，一个goroutine可以通过通道将数据发送给另一个goroutine，接收方会在数据准备好后从通道中取出数据，从而有效地解决了多线程间的同步问题，实现了并发任务间的协同工作。 云原生技术 , 云原生技术是一种构建和运行应用程序的方法，其理念是充分利用云计算的优势，如弹性伸缩、分布式计算等特性。在文章的语境中，Golang因其卓越的并发性能和简洁的并发模型，在云原生环境下的服务端开发领域得到了广泛应用。例如在Kubernetes这样的容器编排系统中，Golang被用来编写高并发、高性能的服务和控制器，以适应云环境下的资源调度需求和服务扩展能力。

...tty。嘿，要是你对分布式系统、高能网络编程或者大数据流处理这些酷炫的东西感兴趣，那Netty可就太值得一试了！它就像是个隐藏的宝藏，能让你在这些领域玩得更溜。 首先，Netty是什么？简单来说，Netty是一个基于Java的异步事件驱动网络应用框架。它可以帮助开发者快速构建可扩展的服务器端应用程序。想象一下，你正在开发一个需要处理海量数据的大数据流处理平台，这时候Netty就显得尤为重要了。它不仅能够帮助我们高效地管理网络连接，还能让我们轻松应对高并发场景。 我第一次接触Netty的时候，真的被它的灵活性震撼到了。哎，说到程序员的烦心事，那肯定得提一提怎么让程序在被成千上万的人同时戳的时候还能稳如老狗啊！这事儿真心让人头大，尤其是看着服务器指标噌噌往上涨，心里直打鼓，生怕哪一秒就崩了。而Netty通过非阻塞I/O模型，完美解决了这个问题。这就像是一个超级能干的服务员，能够在同一时间同时服务上万个客人，而且就算有个客人纠结半天点菜（也就是某个请求拖拉），也不会耽误其他客人的服务，更不会让整个餐厅都停下来等他。 举个栗子： java EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(); // 主线程组 EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup(); // 工作线程组 try { ServerBootstrap b = new ServerBootstrap(); // 启动辅助类 b.group(bossGroup, workerGroup) .channel(NioServerSocketChannel.class) // 使用NIO通道 .childHandler(new ChannelInitializer() { // 子处理器 @Override protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception { ch.pipeline().addLast(new StringDecoder()); // 解码器 ch.pipeline().addLast(new StringEncoder()); // 编码器 ch.pipeline().addLast(new SimpleChannelInboundHandler() { @Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, String msg) throws Exception { System.out.println("Received message: " + msg); ctx.writeAndFlush("Echo: " + msg); // 回显消息 } }); } }); ChannelFuture f = b.bind(8080).sync(); // 绑定端口并同步等待完成 f.channel().closeFuture().sync(); // 等待服务关闭 } finally { workerGroup.shutdownGracefully(); bossGroup.shutdownGracefully(); } 这段代码展示了如何用Netty创建一个简单的TCP服务器。话说回来，Netty这家伙简直太贴心了，它的API设计得特别直观，想设置啥处理器或者监听事件都超简单，用起来完全没压力，感觉开发效率直接拉满！ 2. 大数据流处理平台中的挑战 接下来，我们聊聊大数据流处理平台面临的挑战。在这个领域，我们通常会遇到以下几个问题： - 高吞吐量：我们需要处理每秒数百万条甚至更多的数据记录。 - 低延迟：对于某些实时应用场景（如股票交易），毫秒级的延迟都是不可接受的。 - 可靠性：数据不能丢失，必须保证至少一次投递。 - 扩展性：随着业务增长，系统需要能够无缝扩容。 这些问题听起来是不是很让人头大？但别担心，Netty正是为此而生的！ 让我分享一个小故事吧。嘿，有次我正忙着弄个日志收集系统，结果一测试才发现，这传统的阻塞式I/O模型简直是“人形瓶颈”啊！流量一大就直接崩溃，完全hold不住那个高峰时刻，简直让人头大！于是，我开始研究Netty，并将其引入到项目中。哈哈，结果怎么样？系统的性能直接翻了三倍！这下我可真服了，选对工具真的太重要了，感觉像是找到了开挂的装备一样爽。 为了更好地理解这些挑战，我们可以看看下面这段代码，这是Netty中用来实现高性能读写的示例： java public class HighThroughputHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter { private final ByteBuf buffer; public HighThroughputHandler() { buffer = Unpooled.buffer(1024); } @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { for (int i = 0; i < 1024; i++) { buffer.writeByte((byte) i); } ctx.writeAndFlush(buffer.retain()); } @Override public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception { ctx.write(msg); } @Override public void channelReadComplete(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { ctx.flush(); } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); ctx.close(); } } 在这段代码中，我们创建了一个自定义的处理器HighThroughputHandler，它能够在每次接收到数据后立即转发出去，从而实现高吞吐量的传输。 3. Netty如何优化大数据流处理平台？ 现在，让我们进入正题——Netty是如何具体优化大数据流处理平台的呢？ 3.1 异步非阻塞I/O Netty的核心优势在于其异步非阻塞I/O模型。这就相当于，当有请求进来的时候，Netty可不会给每个连接都专门安排一个“服务员”，而是让这些连接共用一个“服务团队”。这样既能节省人手，又能高效处理各种任务，多划算啊！这样做的好处是显著减少了内存占用和上下文切换开销。 假设你的大数据流处理平台每天要处理数十亿条数据记录，采用传统的阻塞式I/O模型，很可能早就崩溃了。而Netty则可以通过单线程处理数千个连接，极大地提高了资源利用率。 3.2 零拷贝技术 另一个让Netty脱颖而出的特点是零拷贝技术。嘿，咱们就拿快递打个比方吧！想象一下，你在家里等着收快递，但这个快递特别麻烦——它得先从仓库（相当于内核空间）送到快递员手里（用户空间），然后快递员再把东西送回到你家（又回到内核空间）。这就像是数据在网络通信里来回折腾了好几趟，一会儿在系统深处待着，一会儿又被搬出来给应用用，真是费劲啊！这种操作不仅耗时，还会消耗大量CPU资源。 Netty通过ZeroCopy机制，直接将数据从文件系统传递到网络套接字，避免了不必要的内存拷贝。这种做法不仅加快了数据传输速度，还降低了系统的整体负载。 这里有一个实际的例子： java FileRegion region = new DefaultFileRegion(fileChannel, 0, fileSize); ctx.write(region); 上述代码展示了如何利用Netty的零拷贝功能发送大文件，无需手动加载整个文件到内存中。 3.3 灵活的消息编解码 在大数据流处理平台中，数据格式多种多样，可能包括JSON、Protobuf、Avro等。Netty提供了一套强大的消息编解码框架，允许开发者根据需求自由定制解码逻辑。 例如，如果你的数据是以Protobuf格式传输的，可以这样做： java public class ProtobufDecoder extends MessageToMessageDecoder { @Override protected void decode(ChannelHandlerContext ctx, ByteBuf in, List out) throws Exception { byte[] data = new byte[in.readableBytes()]; in.readBytes(data); MyProtoMessage message = MyProtoMessage.parseFrom(data); out.add(message); } } 通过这种方式，我们可以轻松解析复杂的数据结构，同时保持代码的整洁性和可维护性。 3.4 容错与重试机制 最后但同样重要的是，Netty内置了强大的容错与重试机制。在网上聊天或者传输文件的时候，有时候会出现消息没发出去、对方迟迟收不到的情况，就像快递丢了或者送慢了。Netty这个小助手可机灵了，它会赶紧发现这些问题，然后试着帮咱们把没送到的消息重新发一遍，就像是给快递员多派一个人手，保证咱们的信息能安全顺利地到达目的地。 java RetryHandler retryHandler = new RetryHandler(maxRetries); ctx.pipeline().addFirst(retryHandler); 上面这段代码展示了如何添加一个重试处理器到Netty的管道中，让它在遇到错误时自动重试。 4. 总结与展望 经过这一番探讨，相信大家已经对Netty及其在大数据流处理平台中的应用有了更深入的理解。Netty可不只是个工具库啊，它更像是个靠谱的小伙伴，陪着咱们一起在高性能网络编程的大海里劈波斩浪、寻宝探险！ 当然，Netty也有它的局限性。比如说啊，遇到那种超级复杂的业务场景，你可能就得绞尽脑汁写一堆专门定制的代码，不然根本搞不定。还有呢，这门技术的学习难度有点大，刚上手的小白很容易觉得晕头转向，不知道该怎么下手。但我相信，只要坚持实践，总有一天你会爱上它。 未来，随着5G、物联网等新技术的发展，大数据流处理的需求将会更加旺盛。而Netty凭借其卓越的性能和灵活性，必将在这一领域继续发光发热。所以，不妨大胆拥抱Netty吧，它会让你的开发之旅变得更加精彩！ 好了，今天的分享就到这里啦！如果你有任何疑问或者想法，欢迎随时交流。记住，编程之路没有终点，只有不断前进的脚步。加油，朋友们！

...围 重点问了Java线程锁：synchronized 和ReentrantLock相关的底层实现 线程池的底层实现以及常见的参数 数据结构基本都问了一遍：链表、队列等 Java内存模型：常问的JVM分代模型，以及JDK1.8后的区别，最后还问了JVM相关的调优参数 分布式锁的实现比较技术 一面题目 自我介绍 擅长哪方面的技术？ java有哪些锁中类？（乐观锁&悲观锁、可重入锁&Synchronize等）。 比较重要的数据结构，如链表，队列，栈的基本原理及大致实现 J.U.C下的常见类的使用。Threadpool的深入考察；blockingQueue的使用 Java内存分代模型，GC算法，JVM常见的启动参数；CMS算法的过程。 Volatile关键字有什么用（包括底层原理） 线程池的调优策略 Spring cloud的服务注册与发现是怎么设计的？ 分布式系统的全局id如何实现 分布式锁的方案，redis和zookeeper那个好，如果是集群部署，高并发情况下那个性能更好。 1.2 Java中间件二面 技术二面考察范围： 问了项目相关的技术实现细节 数据库相关：索引、索引底层实现、mysql相关的行锁、表锁等 redis相关：架构设计、数据一致性问题 容器:容器的设计原理等技术 二面题目： 参与的项目，选一个，技术难度在哪里？ Collections.sort底层排序方式 负载均衡的原理设计模式与重构，谈谈你对重构的理解 谈谈redis相关的集群有哪些成熟方案？ 再谈谈一致hash算法（redis）？ 数据库索引，B+树的特性和建树过程 Mysql相关的行锁，表锁；乐观锁，悲观锁 谈谈多线程和并发工具的使用 谈谈redis的架构和组件 Redis的数据一致性问题（分布式多节点环境&单机环境） Docker容器 1.3 Java中间件三面 技术三面考察范围： 主要谈到了高并发的实现方案 以及中间件：redis、rocketmq、kafka等的架构设计思路 最后问了平时怎么提升技术的技术 三面题目 高并发情况下，系统是如何支撑大量的请求的？ 接着上面的问题，延伸到了中间件，kafka、redis、rocketmq、mycat等设计思路和适用场景等 最近上过哪些技术网站；最近再看那些书。 工作和生活中遇见最大的挑战，怎么去克服？ 未来有怎样的打算 1.4 Java中间件四面 最后，你懂的，主要就是HR走流程了，主要问了未来的职业规划。 02 头条Java后台3面 2.1 头条一面 讲讲jvm运行时数据库区 讲讲你知道的垃圾回收算法 jvm内存模型jmm 内存泄漏与内存溢出的区别 select、epool 的区别？底层的数据结构是什么？ mysql数据库默认存储引擎，有什么优点 优化数据库的方法，从sql到缓存到cpu到操作系统，知道多少说多少 什么情景下做分表，什么情景下做分库 linkedList与arrayList区别 适用场景 array list是如何扩容的 volatile 关键字的作用？Java 内存模型？ java lock的实现，公平锁、非公平锁 悲观锁和乐观锁，应用中的案例，mysql当中怎么实现，java中的实现 2.2 头条二面 Java 内存分配策略？ 多个线程同时请求内存，如何分配？ Redis 底层用到了哪些数据结构？ 使用 Redis 的 set 来做过什么？ Redis 使用过程中遇到什么问题？ 搭建过 Redis 集群吗？ 如何分析“慢查询”日志进行 SQL/索引 优化？ MySQL 索引结构解释一下？（B+ 树） MySQL Hash 索引适用情况？举下例子？ 2.3 头条三面 如何保证数据库与redis缓存一致的Redis 的并发竞争问题是什么？ 如何解决这个问题？ 了解 Redis 事务的 CAS 方案吗？ 如何保证 Redis 高并发、高可用？ Redis 的主从复制原理，以及Redis 的哨兵原理？ 如果让你写一个消息队列，该如何进行架构设计啊？说一下你的思路。 MySQL数据库主从同步怎么实现？ 秒杀模块怎么设计的，如何压测，抗压手段 03 今日头条Java后台研发三面 3.1 一面 concurrent包下面用过哪些？ countdownlatch功能实现 synchronized和lock区别，重入锁thread和runnable的区别 AtomicInteger实现原理(CAS自旋) java并发sleep与wait、notify与notifyAll的区别 如何实现高效的同步链表 java都有哪些加锁方式（synchronized、ReentrantLock、共享锁、读写锁等） 设计模式（工厂模式、单例模式（几种情况）、适配器模式、装饰者模式） maven依赖树，maven的依赖传递，循环依赖 3.2 二面 synchronized和reentrantLock的区别，synchronized用在代码快、方法、静态方法时锁的都是什么? 介绍spring的IOC和AOP，分别如何实现(classloader、动态代理)JVM的内存布局以及垃圾回收原理及过程 讲一下，讲一下CMS垃圾收集器垃圾回收的流程，以及CMS的缺点 redis如何处理分布式服务器并发造成的不一致OSGi的机制spring中bean加载机制，bean生成的具体步骤，ioc注入的方式spring何时创建- applicationContextlistener是监听哪个事件？ 介绍ConcurrentHashMap原理，用的是哪种锁，segment有没可能增大? 解释mysql索引、b树，为啥不用平衡二叉树、红黑树 Zookeeper如何同步配置 3.3 三面 Java线程池ThreadPoolEcecutor参数，基本参数，使用场景 MySQL的ACID讲一下，延伸到隔离级别 dubbo的实现原理，说说RPC的要点 GC停顿原因，如何降低停顿？ JVM如何调优、参数怎么调？ 如何用工具分析jvm状态（visualVM看堆中对象的分配，对象间的引用、是否有内存泄漏，jstack看线程状态、是否死锁等等） 描述一致性hash算法 分布式雪崩场景如何避免? 再谈谈消息队列 04 抖音Java 三面 4.1 一面： hashmap，怎么扩容，怎么处理数据冲突？ 怎么高效率的实现数据迁移？ Linux的共享内存如何实现，大概说了一下。 socket网络编程，说一下TCP的三次握手和四次挥手同步IO和异步IO的区别？ Java GC机制？GC Roots有哪些？ 红黑树讲一下，五个特性，插入删除操作,时间复杂度？ 快排的时间复杂度，最坏情况呢，最好情况呢，堆排序的时间复杂度呢，建堆的复杂度是多少 4.2 二面： 自我介绍，主要讲讲做了什么和擅长什么 设计模式了解哪些？ AtomicInteger怎么实现原子修改的？ ConcurrentHashMap 在Java7和Java8中的区别？ 为什么Java8并发效率更好？什么情况下用HashMap，什么情况用ConcurrentHashMap？ redis数据结构？ redis数据淘汰机制？ 4.3 三面（约五十分钟）： mysql实现事务的原理(MVCC) MySQL数据主从同步是如何实现的？ MySQL索引的实现，innodb的索引，b+树索引是怎么实现的，为什么用b+树做索引节点，一个节点存了多少数据，怎么规定大小，与磁盘页对应。 如果Redis有1亿个key，使用keys命令是否会影响线上服务？ Redis的持久化方式，aod和rdb，具体怎么实现，追加日志和备份文件，底层实现原理的话知道么? 遇到最大困难是什么？怎么克服？ 未来的规划是什么？ 你想问我什么？ 05 百度三面 5.1 百度一面 自我介绍 Java中的多态 为什么要同时重写hashcode和equals Hashmap的原理 Hashmap如何变线程安全，每种方式的优缺点 垃圾回收机制 Jvm的参数你知道的说一下 设计模式了解的说一下啊 手撕一个单例模式 手撕算法：反转单链表 手撕算法：实现类似微博子结构的数据结构，输入一系列父子关系，输出一个类似微博评论的父子结构图 手写java多线程 手写java的soeket编程，服务端和客户端 手撕算法： 爬楼梯，写出状态转移方程 智力题：时针分针什么时候重合 5.2 百度二面（现场） 自我介绍 项目介绍 服务器如何负载均衡，有哪些算法，哪个比较好，一致性哈希原理，怎么避免DDOS攻击请求打到少数机器。 TCP连接中的三次握手和四次挥手，四次挥手的最后一个ack的作用是什么，为什么要time wait，为什么是2msl。 数据库的备份和恢复怎么实现的，主从复制怎么做的，什么时候会出现数据不一致，如何解决。 Linux查看cpu占用率高的进程 手撕算法：给定一个数字三角形，找到从顶部到底部的最小路径和。每一步可以移动到下面一行的相邻数字上。 然后继续在这个问题上扩展 求出最短那条的路径 递归求出所有的路径 设计模式讲一下熟悉的 会不会滥用设计模式 多线程条件变量为什么要在while体里 你遇到什么挫折，怎么应对和处理 5.3 百度三面（现场） 自我介绍 项目介绍 Redis的特点 Redis的持久化怎么做，aof和rdb，有什么区别，有什么优缺点。 Redis使用哨兵部署会有什么问题，我说需要扩容的话还是得集群部署。 说一下JVM内存模型把，有哪些区，分别干什么的 说一下gc算法，分代回收说下 MySQL的引擎讲一下，有什么区别，使用场景呢 分布式事务了解么 反爬虫的机制，有哪些方式 06 蚂蚁中间件团队面试题 6.1 蚂蚁中间件一面： 自我介绍 JVM垃圾回收算法和垃圾回收器有哪些，最新的JDK采用什么算法。 新生代和老年代的回收机制。 讲一下ArrayList和linkedlist的区别，ArrayList与HashMap的扩容方式。 Concurrenthashmap1.8后的改动。 Java中的多线程，以及线程池的增长策略和拒绝策略了解么。 Tomcat的类加载器了解么 Spring的ioc和aop，Springmvc的基本架构，请求流程。 HTTP协议与Tcp有什么区别，http1.0和2.0的区别。 Java的网络编程，讲讲NIO的实现方式，与BIO的区别，以及介绍常用的NIO框架。 索引什么时候会失效变成全表扫描 介绍下分布式的paxos和raft算法 6.2 蚂蚁中间件二面 你在项目中怎么用到并发的。 消息队列的使用场景，谈谈Kafka。 你说了解分布式服务，那么你怎么理解分布式服务。 Dubbo和Spring Clound的区别，以及使用场景。 讲一下docker的实现原理，以及与JVM的区别。 MongoDB、Redis和Memcached的应用场景，各自优势 MongoDB有事务吗 Redis说一下sorted set底层原理 讲讲Netty为什么并发高，相关的核心组件有哪些 6.3 蚂蚁中间件三面 完整的画一个分布式集群部署图，从负载均衡到后端数据库集群。 分布式锁的方案，Redis和Zookeeper哪个好，如果是集群部署，高并发情况下哪个性能更好。 分布式系统的全局id如何实现。 数据库万级变成亿级，你如何来解决。 常见的服务器雪崩是由什么引起的，如何来防范。 异地容灾怎么实现 常用的高并发技术解决方案有哪些，以及对应的解决步骤。 07 京东4面(Java研发） 7.1 一面（基础面：约1小时） 自我介绍，主要讲讲做了什么和擅长什么 springmvc和spring-boot区别 @Autowired的实现原理 Bean的默认作用范围是什么？其他的作用范围？ 索引是什么概念有什么作用？MySQL里主要有哪些索引结构？哈希索引和B+树索引比较？ Java线程池的原理？线程池有哪些？线程池工厂有哪些线程池类型，及其线程池参数是什么？ hashmap原理，处理哈希冲突用的哪种方法？ 还知道什么处理哈希冲突的方法？ Java GC机制？GC Roots有哪些？ Java怎么进行垃圾回收的？什么对象会进老年代？垃圾回收算法有哪些？为什么新生代使用复制算法？ HashMap的时间复杂度？HashMap中Hash冲突是怎么解决的？链表的上一级结构是什么？Java8中的HashMap有什么变化？红黑树需要比较大小才能进行插入，是依据什么进行比较的？其他Hash冲突解决方式？ hash和B+树的区别？分别应用于什么场景？哪个比较好？ 项目里有个数据安全的，aes和md5的区别？详细点 7.2 二面（问数据库较多） 自我介绍 为什么MyISAM查询性能好？ 事务特性（acid） 隔离级别 SQL慢查询的常见优化步骤？ 说下乐观锁，悲观锁（select for update），并写出sql实现 TCP协议的三次握手和四次挥手过程？ 用到过哪些rpc框架 数据库连接池怎么实现 Java web过滤器的生命周期 7.3 三面（综合面；约一个小时） 自我介绍。 ConcurrentHashMap 在Java7和Java8中的区别？为什么Java8并发效率更好？什么情况下用HashMap，什么情况用ConcurrentHashMap？ 加锁有什么机制？ ThreadLocal？应用场景？ 数据库水平切分，垂直切分的设计思路和切分顺序 Redis如何解决key冲突 soa和微服务的区别？ 单机系统演变为分布式系统，会涉及到哪些技术的调整？请从前面负载到后端详细描述。 设计一个秒杀系统？ 7.4 四面（HR面） 你自己最大优势和劣势是什么 平时遇见过什么样的挑战，怎么去克服的 工作中遇见了技术解决不了的问题，你的应对思路？ 你的兴趣爱好？ 未来的职业规划是什么？ 08 美团java高级开发3面 8.1 美团一面 自我介绍 项目介绍 Redis介绍 了解redis源码么 了解redis集群么 Hashmap的原理，增删的情况后端数据结构如何位移 hashmap容量为什么是2的幂次 hashset的源码 object类你知道的方法 hashcode和equals 你重写过hashcode和equals么，要注意什么 假设现在一个学生类，有学号和姓名，我现在hashcode方法重写的时候，只将学号参与计算，会出现什么情况？ 往set里面put一个学生对象，然后将这个学生对象的学号改了，再put进去，可以放进set么？并讲出为什么 Redis的持久化？有哪些方式，原理是什么？ 讲一下稳定的排序算法和不稳定的排序算法 讲一下快速排序的思想 8.2 美团二面 自我介绍 讲一下数据的acid 什么是一致性 什么是隔离性 Mysql的隔离级别 每个隔离级别是如何解决 Mysql要加上nextkey锁，语句该怎么写 Java的内存模型，垃圾回收 线程池的参数 每个参数解释一遍 然后面试官设置了每个参数，给了是个线程，让描述出完整的线程池执行的流程 Nio和IO有什么区别 Nio和aio的区别 Spring的aop怎么实现 Spring的aop有哪些实现方式 动态代理的实现方式和区别 Linux了解么 怎么查看系统负载 Cpu load的参数如果为4，描述一下现在系统处于什么情况 Linux，查找磁盘上最大的文件的命令 Linux，如何查看系统日志文件 手撕算法：leeetcode原题 22，Generate Parentheses，给定 n 对括号，请- 写一个函数以将其生成新的括号组合，并返回所有组合结果。 8.3 美团三面（现场） 三面没怎么问技术，问了很多技术管理方面的问题 自我介绍 项目介绍 怎么管理项目成员 当意见不一致时，如何沟通并说服开发成员，并举个例子 怎么保证项目的进度 数据库的索引原理 非聚簇索引和聚簇索引 索引的使用注意事项 联合索引 从底层解释最左匹配原则 Mysql对联合索引有优化么？会自动调整顺序么？哪个版本开始优化？ Redis的应用 Redis的持久化的方式和原理 技术选型，一个新技术和一个稳定的旧技术，你会怎么选择，选择的考虑有哪些 说你印象最深的美团点评技术团队的三篇博客 最近在学什么新技术 你是怎么去接触一门新技术的 会看哪些书 怎么选择要看的书 最后 由于篇幅限制，小编在此截出几张知识讲解的图解，有需要的程序猿（媛）可以点赞后戳这里免费领取全部资料获取哦 子 怎么保证项目的进度 数据库的索引原理 非聚簇索引和聚簇索引 索引的使用注意事项 联合索引 从底层解释最左匹配原则 Mysql对联合索引有优化么？会自动调整顺序么？哪个版本开始优化？ Redis的应用 Redis的持久化的方式和原理 技术选型，一个新技术和一个稳定的旧技术，你会怎么选择，选择的考虑有哪些 说你印象最深的美团点评技术团队的三篇博客 最近在学什么新技术 你是怎么去接触一门新技术的 会看哪些书 怎么选择要看的书 最后 由于篇幅限制，小编在此截出几张知识讲解的图解，有需要的程序猿（媛）可以点赞后戳这里免费领取全部资料获取哦 [外链图片转存中…(img-SFREePIJ-1624074891834)] [外链图片转存中…(img-5kF3pkiC-1624074891834)] [外链图片转存中…(img-HDVXfOMR-1624074891835)] [外链图片转存中…(img-RyaAC5jy-1624074891836)] [外链图片转存中…(img-iV32C5Ok-1624074891837)] 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/m0_57285325/article/details/118051767。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

...再消费，但是会有两个问题: 1、如果生产者生产消息的速度远大于消费者消费消息的速度，List 会占用大量的内存。 2、消息的实时性降低。 list 还提供了一个阻塞的命令:blpop，没有任何元素可以弹出的时候，连接会被阻塞。 基于 list 实现的消息队列，不支持一对多的消息分发。 1.2 发布订阅模式 除了通过 list 实现消息队列之外，Redis 还提供了一组命令实现发布/订阅模式。 这种方式，发送者和接收者没有直接关联(实现了解耦)，接收者也不需要持续尝试获取消息。 1.2.1 订阅频道 首先，我们有很多的频道(channel)，我们也可以把这个频道理解成 queue。订阅者可以订阅一个或者多个频道。消息的发布者(生产者)可以给指定的频道发布消息。只要有消息到达了频道，所有订阅了这个频道的订阅者都会收到这条消息。 需要注意的注意是，发出去的消息不会被持久化，因为它已经从队列里面移除了，所以消费者只能收到它开始订阅这个频道之后发布的消息。 下面我们来看一下发布订阅命令的使用方法。 订阅者订阅频道：可以一次订阅多个，比如这个客户端订阅了 3 个频道。 subscribe channel-1 channel-2 channel-3 发布者可以向指定频道发布消息(并不支持一次向多个频道发送消息): publish channel-1 2673 取消订阅(不能在订阅状态下使用): unsubscribe channel-1 1.2.2 按规则(Pattern)订阅频道 支持 ?和 占位符。? 代表一个字符， 代表 0 个或者多个字符。 消费端 1，关注运动信息: psubscribe sport 消费端 2，关注所有新闻: psubscribe news 消费端 3，关注天气新闻: psubscribe news-weather 生产者，发布 3 条信息 publish news-sport yaoming publish news-music jaychou publish news-weather rain 2、Redis 事务 2.1 为什么要用事务 我们知道 Redis 的单个命令是原子性的(比如 get set mget mset)，如果涉及到多个命令的时候，需要把多个命令作为一个不可分割的处理序列，就需要用到事务。 例如我们之前说的用 setnx 实现分布式锁，我们先 set，然后设置对 key 设置 expire， 防止 del 发生异常的时候锁不会被释放，业务处理完了以后再 del，这三个动作我们就希望它们作为一组命令执行。 Redis 的事务有两个特点: 1、按进入队列的顺序执行。 2、不会受到其他客户端的请求的影响。 Redis 的事务涉及到四个命令:multi(开启事务)，exec(执行事务)，discard (取消事务)，watch(监视) 2.2 事务的用法 案例场景:tom 和 mic 各有 1000 元，tom 需要向 mic 转账 100 元。tom 的账户余额减少 100 元，mic 的账户余额增加 100 元。 通过 multi 的命令开启事务。事务不能嵌套，多个 multi 命令效果一样。 multi 执行后，客户端可以继续向服务器发送任意多条命令，这些命令不会立即被执行，而是被放到一个队列中，当 exec 命令被调用时，所有队列中的命令才会被执行。 通过 exec 的命令执行事务。如果没有执行 exec，所有的命令都不会被执行。如果中途不想执行事务了，怎么办? 可以调用 discard 可以清空事务队列，放弃执行。 2.3 watch命令 在 Redis 中还提供了一个 watch 命令。 它可以为 Redis 事务提供 CAS 乐观锁行为(Check and Set / Compare and Swap)，也就是多个线程更新变量的时候，会跟原值做比较，只有它没有被其他线程修改的情况下，才更新成新的值。 我们可以用 watch 监视一个或者多个 key，如果开启事务之后，至少有一个被监视 key 键在 exec 执行之前被修改了，那么整个事务都会被取消(key 提前过期除外)。可以用 unwatch 取消。 2.4 事务可能遇到的问题 我们把事务执行遇到的问题分成两种，一种是在执行 exec 之前发生错误，一种是在执行 exec 之后发生错误。 2.4.1 在执行 exec 之前发生错误 比如：入队的命令存在语法错误，包括参数数量，参数名等等(编译器错误)。 在这种情况下事务会被拒绝执行，也就是队列中所有的命令都不会得到执行。 2.4.2 在执行 exec 之后发生错误 比如，类型错误，比如对 String 使用了 Hash 的命令，这是一种运行时错误。 最后我们发现 set k1 1 的命令是成功的，也就是在这种发生了运行时异常的情况下， 只有错误的命令没有被执行，但是其他命令没有受到影响。 这个显然不符合我们对原子性的定义，也就是我们没办法用 Redis 的这种事务机制来实现原子性，保证数据的一致。 3、Lua脚本 Lua/ˈluə/是一种轻量级脚本语言，它是用 C 语言编写的，跟数据的存储过程有点类似。 使用 Lua 脚本来执行 Redis 命令的好处: 1、一次发送多个命令，减少网络开销。 2、Redis 会将整个脚本作为一个整体执行，不会被其他请求打断，保持原子性。 3、对于复杂的组合命令，我们可以放在文件中，可以实现程序之间的命令集复用。 3.1 在Redis中调用Lua脚本 使用 eval /ɪ’væl/ 方法，语法格式: redis> eval lua-script key-num [key1 key2 key3 ....] [value1 value2 value3 ....] eval代表执行Lua语言的命令。 lua-script代表Lua语言脚本内容。 key-num表示参数中有多少个key，需要注意的是Redis中key是从1开始的，如果没有key的参数，那么写0。 [key1key2key3…]是key作为参数传递给Lua语言，也可以不填，但是需要和key-num的个数对应起来。 [value1 value2 value3 …]这些参数传递给 Lua 语言，它们是可填可不填的。 示例，返回一个字符串，0 个参数: redis> eval "return 'Hello World'" 0 3.2 在Lua脚本中调用Redis命令 使用 redis.call(command, key [param1, param2…])进行操作。语法格式: redis> eval "redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 lua-key lua-value command是命令，包括set、get、del等。 key是被操作的键。 param1,param2…代表给key的参数。 注意跟 Java 不一样，定义只有形参，调用只有实参。 Lua 是在调用时用 key 表示形参，argv 表示参数值(实参)。 3.2.1 设置键值对 在 Redis 中调用 Lua 脚本执行 Redis 命令 redis> eval "return redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 gupao 2673 redis> get gupao 以上命令等价于 set gupao 2673。 在 redis-cli 中直接写 Lua 脚本不够方便，也不能实现编辑和复用，通常我们会把脚本放在文件里面，然后执行这个文件。 3.2.2 在 Redis 中调用 Lua 脚本文件中的命令，操作 Redis 创建 Lua 脚本文件: cd /usr/local/soft/redis5.0.5/src vim gupao.lua Lua 脚本内容，先设置，再取值: cd /usr/local/soft/redis5.0.5/src redis-cli --eval gupao.lua 0 得到返回值: root@localhost src] redis-cli --eval gupao.lua 0 "lua666" 3.2.3 案例:对 IP 进行限流 需求：在 X 秒内只能访问 Y 次。 设计思路：用 key 记录 IP，用 value 记录访问次数。 拿到 IP 以后，对 IP+1。如果是第一次访问，对 key 设置过期时间(参数 1)。否则判断次数，超过限定的次数(参数 2)，返回 0。如果没有超过次数则返回 1。超过时间， key 过期之后，可以再次访问。 KEY[1]是 IP， ARGV[1]是过期时间 X，ARGV[2]是限制访问的次数 Y。 -- ip_limit.lua-- IP 限流，对某个 IP 频率进行限制 ，6 秒钟访问 10 次 local num=redis.call('incr',KEYS[1])if tonumber(num)==1 thenredis.call('expire',KEYS[1],ARGV[1])return 1elseif tonumber(num)>tonumber(ARGV[2]) thenreturn 0 elsereturn 1 end 6 秒钟内限制访问 10 次，调用测试(连续调用 10 次): ./redis-cli --eval "ip_limit.lua" app:ip:limit:192.168.8.111 , 6 10 app:ip:limit:192.168.8.111 是 key 值 ，后面是参数值，中间要加上一个空格和一个逗号，再加上一个空格 。 即:./redis-cli –eval [lua 脚本] [key…]空格,空格[args…] 多个参数之间用一个空格分割 。 代码:LuaTest.java 3.2.4 缓存 Lua 脚本 为什么要缓存 在脚本比较长的情况下，如果每次调用脚本都需要把整个脚本传给 Redis 服务端， 会产生比较大的网络开销。为了解决这个问题，Redis 提供了 EVALSHA 命令，允许开发者通过脚本内容的 SHA1 摘要来执行脚本。 如何缓存 Redis 在执行 script load 命令时会计算脚本的 SHA1 摘要并记录在脚本缓存中，执行 EVALSHA 命令时 Redis 会根据提供的摘要从脚本缓存中查找对应的脚本内容，如果找到了则执行脚本，否则会返回错误:“NOSCRIPT No matching script. Please use EVAL.” 127.0.0.1:6379> script load "return 'Hello World'" "470877a599ac74fbfda41caa908de682c5fc7d4b"127.0.0.1:6379> evalsha "470877a599ac74fbfda41caa908de682c5fc7d4b" 0 "Hello World" 3.2.5 自乘案例 Redis 有 incrby 这样的自增命令，但是没有自乘，比如乘以 3，乘以 5。我们可以写一个自乘的运算，让它乘以后面的参数： local curVal = redis.call("get", KEYS[1]) if curVal == false thencurVal = 0 elsecurVal = tonumber(curVal)endcurVal = curVal tonumber(ARGV[1]) redis.call("set", KEYS[1], curVal) return curVal 把这个脚本变成单行，语句之间使用分号隔开 local curVal = redis.call("get", KEYS[1]); if curVal == false then curVal = 0 else curVal = tonumber(curVal) end; curVal = curVal tonumber(ARGV[1]); redis.call("set", KEYS[1], curVal); return curVal script load ‘命令’ 127.0.0.1:6379> script load 'local curVal = redis.call("get", KEYS[1]); if curVal == false then curVal = 0 else curVal = tonumber(curVal) end; curVal = curVal tonumber(ARGV[1]); redis.call("set", KEYS[1], curVal); return curVal' "be4f93d8a5379e5e5b768a74e77c8a4eb0434441" 调用: 127.0.0.1:6379> set num 2OK127.0.0.1:6379> evalsha be4f93d8a5379e5e5b768a74e77c8a4eb0434441 1 num 6 (integer) 12 3.2.6 脚本超时 Redis 的指令执行本身是单线程的，这个线程还要执行客户端的 Lua 脚本，如果 Lua 脚本执行超时或者陷入了死循环，是不是没有办法为客户端提供服务了呢? eval 'while(true) do end' 0 为了防止某个脚本执行时间过长导致 Redis 无法提供服务，Redis 提供了 lua-time-limit 参数限制脚本的最长运行时间，默认为 5 秒钟。 lua-time-limit 5000(redis.conf 配置文件中) 当脚本运行时间超过这一限制后，Redis 将开始接受其他命令但不会执行(以确保脚本的原子性，因为此时脚本并没有被终止)，而是会返回“BUSY”错误。 Redis 提供了一个 script kill 的命令来中止脚本的执行。新开一个客户端: script kill 如果当前执行的 Lua 脚本对 Redis 的数据进行了修改(SET、DEL 等)，那么通过 script kill 命令是不能终止脚本运行的。 127.0.0.1:6379> eval "redis.call('set','gupao','666') while true do end" 0 因为要保证脚本运行的原子性，如果脚本执行了一部分终止，那就违背了脚本原子性的要求。最终要保证脚本要么都执行，要么都不执行。 127.0.0.1:6379> script kill(error) UNKILLABLE Sorry the script already executed write commands against the dataset. You can either wait the scripttermination or kill the server in a hard way using the SHUTDOWN NOSAVE command. 遇到这种情况，只能通过 shutdown nosave 命令来强行终止 redis。 shutdown nosave 和 shutdown 的区别在于 shutdown nosave 不会进行持久化操作，意味着发生在上一次快照后的数据库修改都会丢失。 4、Redis 为什么这么快? 4.1 Redis到底有多快？ 根据官方的数据，Redis 的 QPS 可以达到 10 万左右(每秒请求数)。 4.2 Redis为什么这么快? 总结:1)纯内存结构、2)单线程、3)多路复用 4.2.1 内存 KV 结构的内存数据库，时间复杂度 O(1)。 第二个，要实现这么高的并发性能，是不是要创建非常多的线程? 恰恰相反，Redis 是单线程的。 4.2.2 单线程 单线程有什么好处呢? 1、没有创建线程、销毁线程带来的消耗 2、避免了上线文切换导致的 CPU 消耗 3、避免了线程之间带来的竞争问题，例如加锁释放锁死锁等等 4.2.3 异步非阻塞 异步非阻塞 I/O，多路复用处理并发连接。 4.3 Redis为什么是单线程的? 不是白白浪费了 CPU 的资源吗? 因为单线程已经够用了，CPU 不是 redis 的瓶颈。Redis 的瓶颈最有可能是机器内存或者网络带宽。既然单线程容易实现，而且 CPU 不会成为瓶颈，那就顺理成章地采用单线程的方案了。 4.4 单线程为什么这么快? 因为 Redis 是基于内存的操作，我们先从内存开始说起。 4.4.1 虚拟存储器(虚拟内存 Vitual Memory) 名词解释:主存:内存;辅存:磁盘(硬盘) 计算机主存(内存)可看作一个由 M 个连续的字节大小的单元组成的数组，每个字节有一个唯一的地址，这个地址叫做物理地址(PA)。早期的计算机中，如果 CPU 需要内存，使用物理寻址，直接访问主存储器。 这种方式有几个弊端: 1、在多用户多任务操作系统中，所有的进程共享主存，如果每个进程都独占一块物理地址空间，主存很快就会被用完。我们希望在不同的时刻，不同的进程可以共用同一块物理地址空间。 2、如果所有进程都是直接访问物理内存，那么一个进程就可以修改其他进程的内存数据，导致物理地址空间被破坏，程序运行就会出现异常。 为了解决这些问题，我们就想了一个办法，在 CPU 和主存之间增加一个中间层。CPU 不再使用物理地址访问，而是访问一个虚拟地址，由这个中间层把地址转换成物理地址，最终获得数据。这个中间层就叫做虚拟存储器(Virtual Memory)。 具体的操作如下所示: 在每一个进程开始创建的时候，都会分配一段虚拟地址，然后通过虚拟地址和物理地址的映射来获取真实数据，这样进程就不会直接接触到物理地址，甚至不知道自己调用的哪块物理地址的数据。 目前，大多数操作系统都使用了虚拟内存，如 Windows 系统的虚拟内存、Linux 系统的交换空间等等。Windows 的虚拟内存(pagefile.sys)是磁盘空间的一部分。 在 32 位的系统上，虚拟地址空间大小是 2^32bit=4G。在 64 位系统上，最大虚拟地址空间大小是多少? 是不是 2^64bit=10241014TB=1024PB=16EB?实际上没有用到 64 位，因为用不到这么大的空间，而且会造成很大的系统开销。Linux 一般用低 48 位来表示虚拟地址空间，也就是 2^48bit=256T。 cat /proc/cpuinfo address sizes : 40 bits physical, 48 bits virtual 实际的物理内存可能远远小于虚拟内存的大小。 总结：引入虚拟内存，可以提供更大的地址空间，并且地址空间是连续的，使得程序编写、链接更加简单。并且可以对物理内存进行隔离，不同的进程操作互不影响。还可以通过把同一块物理内存映射到不同的虚拟地址空间实现内存共享。 4.4.2 用户空间和内核空间 为了避免用户进程直接操作内核，保证内核安全，操作系统将虚拟内存划分为两部分，一部分是内核空间(Kernel-space)/ˈkɜːnl /，一部分是用户空间(User-space)。 内核是操作系统的核心，独立于普通的应用程序，可以访问受保护的内存空间，也有访问底层硬件设备的权限。 内核空间中存放的是内核代码和数据，而进程的用户空间中存放的是用户程序的代码和数据。不管是内核空间还是用户空间，它们都处于虚拟空间中，都是对物理地址的映射。 在 Linux 系统中, 内核进程和用户进程所占的虚拟内存比例是 1:3。 当进程运行在内核空间时就处于内核态，而进程运行在用户空间时则处于用户态。 进程在内核空间以执行任意命令，调用系统的一切资源;在用户空间只能执行简单的运算，不能直接调用系统资源，必须通过系统接口(又称 system call)，才能向内核发出指令。 top 命令: us 代表 CPU 消耗在 User space 的时间百分比; sy 代表 CPU 消耗在 Kernel space 的时间百分比。 4.4.3 进程切换(上下文切换) 多任务操作系统是怎么实现运行远大于 CPU 数量的任务个数的? 当然，这些任务实际上并不是真的在同时运行，而是因为系统通过时间片分片算法，在很短的时间内，将 CPU 轮流分配给它们，造成多任务同时运行的错觉。 为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在 CPU 上运行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行。这种行为被称为进程切换。 什么叫上下文? 在每个任务运行前，CPU 都需要知道任务从哪里加载、又从哪里开始运行，也就是说，需要系统事先帮它设置好 CPU 寄存器和程序计数器(ProgramCounter)，这个叫做 CPU 的上下文。 而这些保存下来的上下文，会存储在系统内核中，并在任务重新调度执行时再次加载进来。这样就能保证任务原来的状态不受影响，让任务看起来还是连续运行。 在切换上下文的时候，需要完成一系列的工作，这是一个很消耗资源的操作。 4.4.4 进程的阻塞 正在运行的进程由于提出系统服务请求(如 I/O 操作)，但因为某种原因未得到操作系统的立即响应，该进程只能把自己变成阻塞状态，等待相应的事件出现后才被唤醒。 进程在阻塞状态不占用 CPU 资源。 4.4.5 文件描述符 FD Linux 系统将所有设备都当作文件来处理，而 Linux 用文件描述符来标识每个文件对象。 文件描述符(File Descriptor)是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，用于指向被打开的文件，所有执行 I/O 操作的系统调用都通过文件描述符;文件描述符是一个简单的非负整数，用以表明每个被进程打开的文件。 Linux 系统里面有三个标准文件描述符。 0:标准输入(键盘); 1:标准输出(显示器); 2:标准错误输出(显示器)。 4.4.6 传统 I/O 数据拷贝 以读操作为例: 当应用程序执行 read 系统调用读取文件描述符(FD)的时候，如果这块数据已经存在于用户进程的页内存中，就直接从内存中读取数据。如果数据不存在，则先将数据从磁盘加载数据到内核缓冲区中，再从内核缓冲区拷贝到用户进程的页内存中。(两次拷贝，两次 user 和 kernel 的上下文切换)。 I/O 的阻塞到底阻塞在哪里? 4.4.7 Blocking I/O 当使用 read 或 write 对某个文件描述符进行过读写时，如果当前 FD 不可读，系统就不会对其他的操作做出响应。从设备复制数据到内核缓冲区是阻塞的，从内核缓冲区拷贝到用户空间，也是阻塞的，直到 copy complete，内核返回结果，用户进程才解除 block 的状态。 为了解决阻塞的问题，我们有几个思路。 1、在服务端创建多个线程或者使用线程池，但是在高并发的情况下需要的线程会很多，系统无法承受，而且创建和释放线程都需要消耗资源。 2、由请求方定期轮询，在数据准备完毕后再从内核缓存缓冲区复制数据到用户空间 (非阻塞式 I/O)，这种方式会存在一定的延迟。 能不能用一个线程处理多个客户端请求? 4.4.8 I/O 多路复用(I/O Multiplexing) I/O 指的是网络 I/O。 多路指的是多个 TCP 连接(Socket 或 Channel)。 复用指的是复用一个或多个线程。它的基本原理就是不再由应用程序自己监视连接，而是由内核替应用程序监视文件描述符。 客户端在操作的时候，会产生具有不同事件类型的 socket。在服务端，I/O 多路复用程序(I/O Multiplexing Module)会把消息放入队列中，然后通过文件事件分派器(File event Dispatcher)，转发到不同的事件处理器中。 多路复用有很多的实现，以 select 为例，当用户进程调用了多路复用器，进程会被阻塞。内核会监视多路复用器负责的所有 socket，当任何一个 socket 的数据准备好了，多路复用器就会返回。这时候用户进程再调用 read 操作，把数据从内核缓冲区拷贝到用户空间。 所以，I/O 多路复用的特点是通过一种机制一个进程能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符(套接字描述符)其中的任意一个进入读就绪(readable)状态，select() 函数就可以返回。 Redis 的多路复用， 提供了 select, epoll, evport, kqueue 几种选择，在编译的时 候来选择一种。 evport 是 Solaris 系统内核提供支持的; epoll 是 LINUX 系统内核提供支持的; kqueue 是 Mac 系统提供支持的; select 是 POSIX 提供的，一般的操作系统都有支撑(保底方案); 源码 ae_epoll.c、ae_select.c、ae_kqueue.c、ae_evport.c 5、内存回收 Reids 所有的数据都是存储在内存中的，在某些情况下需要对占用的内存空间进行回 收。内存回收主要分为两类，一类是 key 过期，一类是内存使用达到上限(max_memory) 触发内存淘汰。 5.1 过期策略 要实现 key 过期，我们有几种思路。 5.1.1 定时过期(主动淘汰) 每个设置过期时间的 key 都需要创建一个定时器，到过期时间就会立即清除。该策略可以立即清除过期的数据，对内存很友好;但是会占用大量的 CPU 资源去处理过期的 数据，从而影响缓存的响应时间和吞吐量。 5.1.2 惰性过期(被动淘汰) 只有当访问一个 key 时，才会判断该 key 是否已过期，过期则清除。该策略可以最大化地节省 CPU 资源，却对内存非常不友好。极端情况可能出现大量的过期 key 没有再次被访问，从而不会被清除，占用大量内存。 例如 String，在 getCommand 里面会调用 expireIfNeeded server.c expireIfNeeded(redisDb db, robj key) 第二种情况，每次写入 key 时，发现内存不够，调用 activeExpireCycle 释放一部分内存。 expire.c activeExpireCycle(int type) 5.1.3 定期过期 源码:server.h typedef struct redisDb { dict dict; / 所有的键值对 /dict expires; / 设置了过期时间的键值对 /dict blocking_keys; dict ready_keys; dict watched_keys; int id;long long avg_ttl;list defrag_later; } redisDb; 每隔一定的时间，会扫描一定数量的数据库的 expires 字典中一定数量的 key，并清除其中已过期的 key。该策略是前两者的一个折中方案。通过调整定时扫描的时间间隔和每次扫描的限定耗时，可以在不同情况下使得 CPU 和内存资源达到最优的平衡效果。 Redis 中同时使用了惰性过期和定期过期两种过期策略。 5.2 淘汰策略 Redis 的内存淘汰策略，是指当内存使用达到最大内存极限时，需要使用淘汰算法来决定清理掉哪些数据，以保证新数据的存入。 5.2.1 最大内存设置 redis.conf 参数配置: maxmemory <bytes> 如果不设置 maxmemory 或者设置为 0，64 位系统不限制内存，32 位系统最多使用 3GB 内存。 动态修改: redis> config set maxmemory 2GB 到达最大内存以后怎么办? 5.2.2 淘汰策略 https://redis.io/topics/lru-cache redis.conf maxmemory-policy noeviction 先从算法来看: LRU，Least Recently Used:最近最少使用。判断最近被使用的时间，目前最远的数据优先被淘汰。 LFU，Least Frequently Used，最不常用，4.0 版本新增。 random，随机删除。 如果没有符合前提条件的 key 被淘汰，那么 volatile-lru、volatile-random、 volatile-ttl 相当于 noeviction(不做内存回收)。 动态修改淘汰策略: redis> config set maxmemory-policy volatile-lru 建议使用 volatile-lru，在保证正常服务的情况下，优先删除最近最少使用的 key。 5.2.3 LRU 淘汰原理 问题：如果基于传统 LRU 算法实现 Redis LRU 会有什么问题? 需要额外的数据结构存储，消耗内存。 Redis LRU 对传统的 LRU 算法进行了改良，通过随机采样来调整算法的精度。如果淘汰策略是 LRU，则根据配置的采样值 maxmemory_samples(默认是 5 个), 随机从数据库中选择 m 个 key, 淘汰其中热度最低的 key 对应的缓存数据。所以采样参数m配置的数值越大, 就越能精确的查找到待淘汰的缓存数据,但是也消耗更多的CPU计算,执行效率降低。 问题：如何找出热度最低的数据? Redis 中所有对象结构都有一个 lru 字段, 且使用了 unsigned 的低 24 位，这个字段用来记录对象的热度。对象被创建时会记录 lru 值。在被访问的时候也会更新 lru 的值。 但是不是获取系统当前的时间戳，而是设置为全局变量 server.lruclock 的值。 源码：server.h typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void ptr; } robj; server.lruclock 的值怎么来的? Redis 中有个定时处理的函数 serverCron，默认每 100 毫秒调用函数 updateCachedTime 更新一次全局变量的 server.lruclock 的值，它记录的是当前 unix 时间戳。 源码:server.c void updateCachedTime(void) { time_t unixtime = time(NULL); atomicSet(server.unixtime,unixtime); server.mstime = mstime();​struct tm tm; localtime_r(&server.unixtime,&tm);server.daylight_active = tm.tm_isdst; } 问题:为什么不获取精确的时间而是放在全局变量中?不会有延迟的问题吗? 这样函数 lookupKey 中更新数据的 lru 热度值时,就不用每次调用系统函数 time，可以提高执行效率。 OK，当对象里面已经有了 LRU 字段的值，就可以评估对象的热度了。 函数 estimateObjectIdleTime 评估指定对象的 lru 热度，思想就是对象的 lru 值和全局的 server.lruclock 的差值越大(越久没有得到更新)，该对象热度越低。 源码 evict.c / Given an object returns the min number of milliseconds the object was never requested, using an approximated LRU algorithm. /unsigned long long estimateObjectIdleTime(robj o) {unsigned long long lruclock = LRU_CLOCK(); if (lruclock >= o->lru) {return (lruclock - o->lru) LRU_CLOCK_RESOLUTION; } else {return (lruclock + (LRU_CLOCK_MAX - o->lru)) LRU_CLOCK_RESOLUTION;} } server.lruclock 只有 24 位，按秒为单位来表示才能存储 194 天。当超过 24bit 能表 示的最大时间的时候，它会从头开始计算。 server.h define LRU_CLOCK_MAX ((1<<LRU_BITS)-1) / Max value of obj->lru / 在这种情况下，可能会出现对象的 lru 大于 server.lruclock 的情况，如果这种情况 出现那么就两个相加而不是相减来求最久的 key。 为什么不用常规的哈希表+双向链表的方式实现?需要额外的数据结构，消耗资源。而 Redis LRU 算法在 sample 为 10 的情况下，已经能接近传统 LRU 算法了。 问题:除了消耗资源之外，传统 LRU 还有什么问题? 如图，假设 A 在 10 秒内被访问了 5 次，而 B 在 10 秒内被访问了 3 次。因为 B 最后一次被访问的时间比 A 要晚，在同等的情况下，A 反而先被回收。 问题:要实现基于访问频率的淘汰机制，怎么做? 5.2.4 LFU server.h typedef struct redisObject {unsigned type:4;unsigned encoding:4;unsigned lru:LRU_BITS;int refcount;void ptr; } robj; 当这 24 bits 用作 LFU 时，其被分为两部分: 高 16 位用来记录访问时间(单位为分钟，ldt，last decrement time) 低 8 位用来记录访问频率，简称 counter(logc，logistic counter) counter 是用基于概率的对数计数器实现的，8 位可以表示百万次的访问频率。 对象被读写的时候，lfu 的值会被更新。 db.c——lookupKey void updateLFU(robj val) {unsigned long counter = LFUDecrAndReturn(val); counter = LFULogIncr(counter);val->lru = (LFUGetTimeInMinutes()<<8) | counter;} 增长的速率由，lfu-log-factor 越大，counter 增长的越慢 redis.conf 配置文件。 lfu-log-factor 10 如果计数器只会递增不会递减，也不能体现对象的热度。没有被访问的时候，计数器怎么递减呢? 减少的值由衰减因子 lfu-decay-time(分钟)来控制，如果值是 1 的话，N 分钟没有访问就要减少 N。 redis.conf 配置文件 lfu-decay-time 1 6、持久化机制 https://redis.io/topics/persistence Redis 速度快，很大一部分原因是因为它所有的数据都存储在内存中。如果断电或者宕机，都会导致内存中的数据丢失。为了实现重启后数据不丢失，Redis 提供了两种持久化的方案，一种是 RDB 快照(Redis DataBase)，一种是 AOF(Append Only File)。 6.1 RDB RDB 是 Redis 默认的持久化方案。当满足一定条件的时候，会把当前内存中的数据写入磁盘，生成一个快照文件 dump.rdb。Redis 重启会通过加载 dump.rdb 文件恢复数据。 什么时候写入 rdb 文件? 6.1.1 RDB 触发 1、自动触发 a)配置规则触发。 redis.conf， SNAPSHOTTING，其中定义了触发把数据保存到磁盘的触发频率。 如果不需要 RDB 方案，注释 save 或者配置成空字符串""。 save 900 1 900 秒内至少有一个 key 被修改(包括添加) save 300 10 400 秒内至少有 10 个 key 被修改save 60 10000 60 秒内至少有 10000 个 key 被修改 注意上面的配置是不冲突的，只要满足任意一个都会触发。 RDB 文件位置和目录: 文件路径，dir ./ 文件名称dbfilename dump.rdb 是否是LZF压缩rdb文件 rdbcompression yes 开启数据校验 rdbchecksum yes 问题：为什么停止 Redis 服务的时候没有 save，重启数据还在? RDB 还有两种触发方式: b)shutdown 触发，保证服务器正常关闭。 c)flushall，RDB 文件是空的，没什么意义(删掉 dump.rdb 演示一下)。 2、手动触发 如果我们需要重启服务或者迁移数据，这个时候就需要手动触 RDB 快照保存。Redis 提供了两条命令: a)save save 在生成快照的时候会阻塞当前 Redis 服务器， Redis 不能处理其他命令。如果内存中的数据比较多，会造成 Redis 长时间的阻塞。生产环境不建议使用这个命令。 为了解决这个问题，Redis 提供了第二种方式。 执行 bgsave 时，Redis 会在后台异步进行快照操作，快照同时还可以响应客户端请求。 具体操作是 Redis 进程执行 fork 操作创建子进程(copy-on-write)，RDB 持久化过程由子进程负责，完成后自动结束。它不会记录 fork 之后后续的命令。阻塞只发生在 fork 阶段，一般时间很短。 用 lastsave 命令可以查看最近一次成功生成快照的时间。 6.1.2 RDB 数据的恢复(演示) 1、shutdown 持久化添加键值 添加键值 redis> set k1 1 redis> set k2 2 redis> set k3 3 redis> set k4 4 redis> set k5 5 停服务器，触发 save redis> shutdown 备份 dump.rdb 文件 cp dump.rdb dump.rdb.bak 启动服务器 /usr/local/soft/redis-5.0.5/src/redis-server /usr/local/soft/redis-5.0.5/redis.conf 啥都没有: redis> keys 3、通过备份文件恢复数据停服务器 redis> shutdown 重命名备份文件 mv dump.rdb.bak dump.rdb 启动服务器 /usr/local/soft/redis-5.0.5/src/redis-server /usr/local/soft/redis-5.0.5/redis.conf 查看数据 redis> keys 6.1.3 RDB 文件的优势和劣势 一、优势 1.RDB 是一个非常紧凑(compact)的文件，它保存了 redis 在某个时间点上的数据集。这种文件非常适合用于进行备份和灾难恢复。 2.生成 RDB 文件的时候，redis 主进程会 fork()一个子进程来处理所有保存工作，主进程不需要进行任何磁盘 IO 操作。 3.RDB 在恢复大数据集时的速度比 AOF 的恢复速度要快。 二、劣势 1、RDB 方式数据没办法做到实时持久化/秒级持久化。因为 bgsave 每次运行都要执行 fork 操作创建子进程，频繁执行成本过高。 2、在一定间隔时间做一次备份，所以如果 redis 意外 down 掉的话，就会丢失最后一次快照之后的所有修改(数据有丢失)。 如果数据相对来说比较重要，希望将损失降到最小，则可以使用 AOF 方式进行持久化。 6.2 AOF Append Only File AOF:Redis 默认不开启。AOF 采用日志的形式来记录每个写操作，并追加到文件中。开启后，执行更改 Redis 数据的命令时，就会把命令写入到 AOF 文件中。 Redis 重启时会根据日志文件的内容把写指令从前到后执行一次以完成数据的恢复工作。 6.2.1 AOF 配置 配置文件 redis.conf 开关appendonly no 文件名appendfilename "appendonly.aof" AOF 文件的内容(vim 查看): 问题：数据都是实时持久化到磁盘吗? 由于操作系统的缓存机制，AOF 数据并没有真正地写入硬盘，而是进入了系统的硬盘缓存。什么时候把缓冲区的内容写入到 AOF 文件? 问题:文件越来越大，怎么办? 由于 AOF 持久化是 Redis 不断将写命令记录到 AOF 文件中，随着 Redis 不断的进行，AOF 的文件会越来越大，文件越大，占用服务器内存越大以及 AOF 恢复要求时间越长。 例如 set xxx 666，执行 1000 次，结果都是 xxx=666。 为了解决这个问题，Redis 新增了重写机制，当 AOF 文件的大小超过所设定的阈值时，Redis 就会启动 AOF 文件的内容压缩，只保留可以恢复数据的最小指令集。 可以使用命令 bgrewriteaof 来重写。 AOF 文件重写并不是对原文件进行重新整理，而是直接读取服务器现有的键值对，然后用一条命令去代替之前记录这个键值对的多条命令，生成一个新的文件后去替换原来的 AOF 文件。 重写触发机制 auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb 问题:重写过程中，AOF 文件被更改了怎么办? 另外有两个与 AOF 相关的参数: 6.2.2 AOF 数据恢复 重启 Redis 之后就会进行 AOF 文件的恢复。 6.2.3 AOF 优势与劣势 优点: 1、AOF 持久化的方法提供了多种的同步频率，即使使用默认的同步频率每秒同步一次，Redis 最多也就丢失 1 秒的数据而已。 缺点: 1、对于具有相同数据的的 Redis，AOF 文件通常会比 RDB 文件体积更大(RDB 存的是数据快照)。 2、虽然 AOF 提供了多种同步的频率，默认情况下，每秒同步一次的频率也具有较高的性能。在高并发的情况下，RDB 比 AOF 具好更好的性能保证。 6.3 两种方案比较 那么对于 AOF 和 RDB 两种持久化方式，我们应该如何选择呢? 如果可以忍受一小段时间内数据的丢失，毫无疑问使用 RDB 是最好的，定时生成 RDB 快照(snapshot)非常便于进行数据库备份， 并且 RDB 恢复数据集的速度也要比 AOF 恢复的速度要快。 否则就使用 AOF 重写。但是一般情况下建议不要单独使用某一种持久化机制，而是应该两种一起用，在这种情况下,当 redis 重启的时候会优先载入 AOF 文件来恢复原始的数据，因为在通常情况下 AOF 文件保存的数据集要比 RDB 文件保存的数据集要完整。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/zhoutaochun/article/details/120075092。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。

...cd 是一个开源的、分布式的键值存储系统，主要用于在分布式系统中提供可靠的数据存储和共享服务。它基于Raft一致性算法实现数据的一致性和高可用性，被广泛应用于服务发现、配置共享、协调分布式系统组件状态等方面，特别是在Kubernetes等容器编排系统中作为核心组件，用于持久化和分发集群的配置和服务信息。 Snapshot（快照） , 在Etcd的上下文中，Snapshot是指对Etcd数据库某一时间点状态的完整备份。当Etcd集群的数据量达到一定阈值或者经过一定时间周期后，会自动触发创建Snapshot以节省存储空间和提高性能。Snapshot文件可用于恢复Etcd集群的状态，以防数据丢失或故障时进行快速恢复。 Raft一致性算法 , Raft是一种为分布式系统设计的共识算法，其目标是确保在一个由多个服务器组成的集群中，即使面临网络延迟、消息丢失等问题，也能保证所有服务器上的数据状态始终保持一致。在Etcd中，Raft算法被用来管理集群中的日志复制和领导者选举，确保在任何时候都有一个明确的领导者负责处理客户端请求和维护集群状态，从而实现数据的一致性和持久性。

...数名的功能，还支持多线程、异步编程环境下的日志记录，以及详细的执行上下文信息。 例如，Google开源的glog库就提供了一种强大且灵活的日志系统，它能够自动包含源文件路径、行号和函数名，并且可以根据日志级别进行过滤输出。另外，Boost.Log库也允许程序员以一种类型安全的方式插入函数名、线程ID等上下文信息到日志条目中。 此外，对于更为复杂的调试场景，如分布式系统或性能分析，可以关注诸如DTrace、SystemTap这样的动态跟踪工具，它们可以在运行时收集包括函数调用栈在内的详细信息，无需修改代码就能实现深度洞察程序内部行为。 同时，现代C++标准也在逐步引入更多有助于调试和性能分析的特性，如C++11中的std::source_location，它可以获取到当前源代码的位置信息，并且与编译器无关，增强了代码的可移植性和标准化程度。 综上所述，了解并熟练运用__FUNCTION__是提升C++编程实践能力的基础之一，而结合当下先进的日志库和调试工具，则能帮助开发者更高效地定位和解决问题，优化软件质量及性能表现。

...准应用层协议，旨在为分布式系统中的应用程序提供统一、高效且可靠的消息中间件通信。在本文的上下文中，RabbitMQ基于AMQP协议，使得不同开发语言编写的客户端可以与消息队列服务进行交互，发送和接收消息。 消息队列（Message Queue） , 在分布式系统中，消息队列是一种解耦和异步处理的技术组件，允许系统将消息临时存储在一个中间媒介中，待消费者按照一定的顺序或优先级从队列中取出并处理这些消息。文中提到，在大流量场景下，通过使用RabbitMQ作为消息队列，即使应用程序暂时无法处理所有请求，也可以先将请求放入队列排队等候，从而实现请求的异步处理和流量削峰。 并发处理（Concurrency Processing） , 在计算机科学中，指在同一时间段内处理多个任务的能力。在本文背景下，通过设置最大并发处理数量，即限制同时运行的任务数量，可以避免服务器资源耗尽，提高系统稳定性。例如，使用Python的concurrent.futures模块限制并发执行的任务数为5，确保在处理大量请求时仍能保持系统的正常运行状态。 异步处理（Asynchronous Processing） , 一种编程范式，允许程序在等待一个耗时操作（如I/O操作）完成的同时，继续执行其他任务，而不阻塞主线程或整个程序的执行流程。在本文中，使用Python的asyncio模块实现了异步编程，使得程序能够更加高效地利用CPU时间，提升处理突发大流量消息场景下的性能表现。

...ws和Linux下的线程同步机制实现多线程交替打印任务后，我们可以进一步关注现代操作系统中线程同步的最新进展和技术趋势。例如，随着异步编程模型在高性能计算、游戏开发以及分布式系统中的广泛应用，新的同步原语和框架不断涌现。 近日，微软在.NET 5.0中引入了一种名为“async streams”的异步编程增强功能，使得开发者能更容易地处理并发数据流，并确保线程安全。同时，为了解决复杂的并发问题，如死锁和竞态条件，Google研发出了一种名为"Swiss Table"的数据结构，它在内部使用了高效的无锁算法，大大提升了多线程环境下的性能表现。 此外，Linux内核社区也在持续优化pthread库以适应更广泛的多线程应用场景。例如，对futexes（快速用户空间互斥体）进行改进，通过减少系统调用次数来提高同步效率；以及对pthread_cond_t条件变量的增强，使其支持超时唤醒等高级特性。 深入到理论层面，计算机科学家们正积极探索新型的线程同步模型，比如基于CSP（Communicating Sequential Processes）理论的Go语言所采用的goroutine和channel机制，其简洁的设计理念与高效执行策略为解决多线程同步问题提供了新思路。 综上所述，在线程同步领域，无论是最新的技术发展还是深入的理论研究，都在为我们提供更强大且易用的工具，帮助开发者应对日益复杂的并发场景挑战，实现更加稳定、高效的应用程序。

...，它可以帮助我们解决分布式系统中的数据传输问题。在实际操作中，我们得对RabbitMQ这个家伙进行实时的“看护”，好比有个小雷达时刻扫描着它，一旦有啥风吹草动，能立马发现并把问题给妥妥地解决掉。那么，怎样才能有效地监控RabbitMQ呢？在这篇文章里，咱们打算从两个接地气的维度来聊聊这个问题：首先，深入浅出地解析一下RabbitMQ的各种监控指标；其次，一起探讨分析这些数据的实用方法。 二、RabbitMQ的监控指标 RabbitMQ提供了丰富的监控指标，包括内存占用、磁盘空间、网络连接数、队列数量等等。通过这些监控指标，我们可以了解RabbitMQ的运行状态，并及时发现问题。 1.1 内存占用 RabbitMQ会将消息存储在内存中，如果内存占用过高，可能会导致消息丢失或者系统崩溃。因此，我们需要定期检查RabbitMQ的内存占用情况。可以通过命令行工具进行查看： bash sudo rabbitmqctl list_pids sudo rabbitmqctl memory_info 1.2 磁盘空间 RabbitMQ会在磁盘上创建大量的文件，如交换机文件、队列文件等。如果磁盘空间不足，可能会导致RabbitMQ无法正常工作。因此，我们需要定期检查RabbitMQ的磁盘空间使用情况： bash df -h /var/lib/rabbitmq/mnesia/ du -sh /var/lib/rabbitmq/mnesia/ 1.3 网络连接数 RabbitMQ支持多种网络协议，如TCP、TLS、HTTP等。如果网络连接数过多，可能会导致RabbitMQ的性能下降。因此，我们需要定期检查RabbitMQ的网络连接数： bash sudo netstat -an | grep 'LISTEN' | grep 'amqp' 1.4 队列数量 RabbitMQ中的队列数量可以反映出系统的负载情况。如果队列数量过多，可能会导致系统响应缓慢。因此，我们需要定期检查RabbitMQ的队列数量： bash rabbitmqctl list_queues name messages count 三、RabbitMQ的监控分析方法 除了监控RabbitMQ的各种指标外，我们还需要对其进行分析，以便更好地理解其运行状态。以下是几种常用的分析方法。 2.1 基于阈值的监控 基于阈值的监控是一种常见的监控方式。我们可以通过设置一些阈值来判断RabbitMQ的运行状态是否正常。比如，假定咱们给内存占用量设了个阀值，比如说80%，一旦这内存占用蹭蹭地超过了这个界限，那咱们就得行动起来啦，可以考虑加个内存条，或者把程序优化一下，诸如此类的方法来解决这个问题。 2.2 基于趋势的监控 基于趋势的监控是指我们根据RabbitMQ的历史数据来预测未来的运行状态。比如，我们能瞅瞅RabbitMQ过去内存使用的变化情况，然后像个先知一样预测未来的内存占用走势，这样一来，咱们就能早早地做好应对准备啦！ 2.3 基于报警的监控 基于报警的监控是指我们在RabbitMQ出现异常时立即发出警报。这样，我们就可以及时发现问题，并采取措施防止问题进一步扩大。 四、结论 RabbitMQ是一个强大的消息队列中间件，我们需要对其进行全面的监控和分析，以便及时发现并解决问题。同时呢，咱们也得把RabbitMQ的安全性放在心上，别一不留神让安全问题钻了空子，把咱的重要数据泄露出去，或者惹出其他乱子来。 以上就是本文对于“RabbitMQ的监控指标及其分析方法”的探讨，希望能够对你有所帮助。如果有任何疑问，请随时联系我。

...he 是一款高性能、分布式内存对象缓存系统。在多线程环境下， Memcache 的锁机制冲突是一个常见的问题。这篇东西，咱们要从理论一路捯饬到实践，把Memcache在多线程环境下的锁机制冲突问题，掰开了、揉碎了，深入细致地给你讲个明明白白，同时咱还会琢磨出一套解决这问题的方案来。 二、什么是锁？ 在并发编程中，锁是一种同步机制，用于控制对共享资源的访问。当一个线程获得了一个锁时，其他试图获取该锁的线程必须等待。这种机制就像个交通警察，它能确保多个线程不会同时对一份数据动手脚，这样一来，就相当于拦住了可能导致数据混乱的各种“撞车”事件，让数据始终保持一致性和准确性。 三、Memcache 的锁机制 Memcache 使用了一种称为“互斥锁（mutex）”的锁机制。当一个线程需要访问某个键对应的值时，它首先会尝试获取这个键的锁。如果锁已经被其他线程占用，那么当前线程就需要等待锁被释放。一旦锁被释放，当前线程就可以安全地读取或修改这个键对应的值。 四、多线程环境下锁机制冲突的原因 在多线程环境中，由于锁的粒度是键级别的，而不同的线程可能会操作相同的键，这就可能导致锁的竞争和冲突。具体来说，以下两种情况可能会导致锁的冲突： 1. 锁竞争 当多个线程同时尝试获取同一个键的锁时，就会发生锁竞争。 2. 锁膨胀 当一个线程已经获取了某个键的锁，但又试图获取另一个键的锁时，如果这两个键都在同一个数据库行中，那么就可能发生锁膨胀。 五、解决锁机制冲突的方法 为了防止锁的冲突，我们可以采取以下几种方法： 1. 分布式锁 使用分布式锁可以有效解决锁的竞争问题。分布式锁啊，就好比是多个小哥一起共用的一把钥匙，当其中一个线程小弟想要拿到这把钥匙的时候，它会先给所有节点大哥们发个消息：“喂喂喂，我要拿钥匙啦！”然后呢，就看哪个节点大哥反应最快，最先回应它，那这个线程小弟就从这位大哥手里接过钥匙，成功获取到锁啦。 2. 延迟锁 延迟锁是一种特殊的锁，它可以保证在一段时间内只有一个线程可以访问某个资源。当一个线程想去获取锁的时候，假如这个锁已经被其他线程给霸占了，那么它不会硬碰硬，而是会选择先歇一会儿，过段时间再尝试去抢夺这把锁。 3. 减少锁的数量 减少锁的数量可以有效地减少锁的竞争。比如，我们能够把一个看着头疼的复杂操作，拆分成几个轻轻松松就能理解的小步骤，每一步只专注处理一点点数据，就像拼图一样简单明了。 六、代码示例 以下是一个使用 Memcache 的代码示例，展示了如何使用互斥锁来保护共享资源： python import threading from memcache import Client 创建一个 Memcache 客户端 mc = Client(['localhost:11211']) 创建一个锁 lock = threading.Lock() def get(key): 获取锁 lock.acquire() try: 从 Memcache 中获取数据 value = mc.get(key) if value is not None: return value finally: 释放锁 lock.release() def set(key, value): 获取锁 lock.acquire() try: 将数据存储到 Memcache 中 mc.set(key, value) finally: 释放锁 lock.release() 以上代码中的 get 和 set 方法都使用了一个锁来保护 Memcache 中的数据。这样，即使在多线程环境下，也可以保证数据的一致性。 七、总结 在多线程环境下，Memcache 的锁机制冲突是一个常见的问题。了解了锁的真正含义和它的工作原理后，我们就能找到对症下药的办法，保证咱们的程序既不出错，又稳如泰山。希望这篇文章对你有所帮助。

...展，消息队列已经成为分布式系统中的重要组件之一。RocketMQ这款消息中间件，性能超群、坚如磐石，早已成为分布式系统开发领域的“香饽饽”，被各种各样的项目团队热烈追捧并广泛应用着。这篇东西咱们要掰开了揉碎了讲讲怎么用Spring Boot给RocketMQ发生产者消息，而且还要重点聊聊万一消息发送失败，在进行重试时怎么巧妙避免再次把消息送到同一条Broker上。 二、背景介绍 在使用RocketMQ进行消息发送时，通常情况下我们会设置一个重试机制，以应对可能出现的各种网络、服务器等不可控因素导致的消息发送失败。但是，如果不加把劲儿控制一下，这种重试机制就很可能像一群疯狂的粉丝不断涌向同一个明星那样，让同一台Broker承受不住压力，这样一来，严重的性能问题也就随之爆发喽。所以呢，我们得在重试这套流程里头动点脑筋，加点策略进去。这样一来，当生产者小哥遇到状况失败了，就能尽可能地绕开那些已经闹情绪的Broker家伙，不让它们再添乱。 三、解决方案 为了解决这个问题，我们可以采用以下两种方案： 1. 设置全局的Broker列表 在创建Producer实例时，我们可以指定一个包含所有Broker地址的列表，然后在每次重试时随机选择一个Broker进行发送。这样可以有效地避免过多的请求集中在某一台Broker上，从而降低对Broker的压力。以下是具体的代码实现： java List brokers = Arrays.asList("broker-a", "broker-b", "broker-c"); Set failedBrokers = new HashSet<>(); public void sendMessage(String topic, String body) { for (int i = 0; i < RETRY_TIMES; i++) { Random random = new Random(); String broker = brokers.get(random.nextInt(brokers.size())); if (!failedBrokers.contains(broker)) { try { producer.send(topic, new MessageQueue(topic, broker, 0), new DefaultMQProducer.SendResultHandler() { @Override public void onSuccess(SendResult sendResult) { System.out.println("Message send success"); } @Override public void onException(Throwable e) { System.out.println("Message send exception: " + e.getMessage()); failedBrokers.add(broker); } }); return; } catch (Exception e) { System.out.println("Message send exception: " + e.getMessage()); failedBrokers.add(broker); } } } System.out.println("Message send fail after retrying"); } 在上述代码中，我们首先定义了一个包含所有Broker地址的列表brokers，然后在每次重试时随机选择一个Broker进行发送。如果该Broker在之前已经出现过错误，则将其添加到已失败的Broker集合中。在下一次重试时，我们不再选择这个Broker。 2. 利用RocketMQ提供的重试机制 除了手动设置Broker列表之外，我们还可以利用RocketMQ自带的重试机制来达到相同的效果。简单来说，我们可以搞个“RetryMessageListener”这个小家伙来监听一下，它的任务就是专门盯着RocketMQ发出的消息。一旦消息发送失败，它就负责把这些失败的消息重新拉出来再试一次，确保消息能顺利送达。在用这个监听器的时候，我们就能知道当前的Broker是不是还在重试列表里混呢。如果发现它在的话，那咱们就麻利地把它从列表里揪出来；要是不是，那就继续让它“回炉重造”，执行重试操作呗。以下是具体的代码实现： java public class RetryMessageListener implements MQListenerMessageConsumeOrderlyCallback { private Set retryBrokers = new HashSet<>(); private List brokers = Arrays.asList("broker-a", "broker-b", "broker-c"); @Override public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List msgs, ConsumeConcurrentlyContext context) { for (String broker : brokers) { if (retryBrokers.contains(broker)) { retryBrokers.remove(broker); } } for (String broker : retryBrokers) { try { producer.send(msgs.get(0).getTopic(), new MessageQueue(msgs.get(0).getTopic(), broker, 0),

...ine是一种轻量级的线程实现，它由Go运行时管理并调度。相较于传统的操作系统的线程，goroutine创建和销毁的成本更低、数量更多，并且可以方便地通过channel进行通信和同步。在文章的上下文中，goroutine被用来表示程序中的并发执行单元，它们可以同时执行任务并在channel间交换数据。 Channel , Channel是Go语言中用于不同Goroutine之间进行通信和同步的核心机制。它是一个类型化的管道，允许发送和接收特定类型的值。在程序中，channel可以保证多个goroutine之间的数据交换按照一定的顺序进行，从而有效避免竞态条件和数据冲突问题。例如，在文中给出的例子中，channel就像一个信息传输的通道，使得send函数和receive函数能在不同的goroutine中安全地传递字符串信息。 sync.WaitGroup , sync.WaitGroup是Go标准库提供的同步原语之一，主要用于等待一组goroutine完成其工作。在程序执行过程中，通过调用WaitGroup的Add方法增加待完成的任务计数，然后在每个goroutine完成任务后调用Done方法减少计数。当所有goroutine都完成任务，即计数器变为0时，调用Wait方法会解除阻塞，使得主线程或其他依赖这些goroutine完成的代码能够继续执行。在文中所举的例子中，sync.WaitGroup确保了在所有worker goroutine都结束工作之后，主程序才执行后续逻辑。

消息队列 , 在分布式系统中，消息队列是一种异步通信模式，通过将生产者产生的消息暂存在队列中，再由消费者按照一定顺序或策略从队列中取出并处理，实现系统组件间的解耦和异步处理能力。文中RocketMQ就是一种高性能的消息队列服务。 并发度 , 在计算机编程中，特别是在多线程或分布式环境中，并发度指的是同时执行的任务数量或者请求的处理能力。在RocketMQ生产者的上下文中，设置合理的并发度意味着调整并行发送消息的最大线程数，以适应不同负载下的性能需求，提高消息发送效率。 批量发送 , 在消息队列系统中，批量发送是指将多个消息作为一个整体进行一次性的发送操作，而非逐条发送。这种方式可以显著减少网络交互次数，降低网络延迟，从而提升消息发送速度。在RocketMQ中，用户可以通过构造一个包含多个消息的列表，一次性调用发送接口来实现批量发送功能，有效提升系统的吞吐量。 分区策略 , 分区策略是消息队列为了实现水平扩展、负载均衡以及数据分布而采用的一种机制。在RocketMQ中，可以根据业务场景将Topic（主题）划分为多个分区，并根据特定规则（如Hash算法）将消息均匀地分布到不同的Broker节点上，确保消息处理能力和存储容量随着集群规模的扩大而线性增长，避免单点成为性能瓶颈。

文件系统操作 , 在编程中，文件系统操作是指对计算机存储设备上的文件和目录进行的一系列管理活动，包括但不限于创建、读取、写入、修改、删除、移动或复制文件，以及创建、删除、遍历目录等。在本文的上下文中，Go语言通过其标准库提供了丰富的API接口来实现这些基本的文件系统操作。 竞态条件（Race Condition） , 在多线程或并发编程环境中，竞态条件是一种特定的软件错误类型，当多个线程同时访问并试图修改同一共享资源时可能出现不一致的结果，具体取决于线程执行的顺序。例如，在Go语言处理文件系统操作时，如果不采取同步措施，两个goroutine可能同时尝试写入同一个文件，导致数据混乱或丢失。为避免这种情况，文章建议使用sync.Mutex等同步机制确保在并发环境下对共享资源（如同一目录下的文件）的操作是有序且安全的。 上下文(Context) , 在Go语言中，Context是一个携带取消信号、截止时间或其他请求范围信息的值，它贯穿于整个程序的调用链中。在文件系统操作的场景下，可以利用context包设置超时或者取消长时间运行的任务。如果一个IO操作（如读取大文件）超过了预设的时间限制，可通过检查Context是否已取消来决定是否需要提前终止该操作，从而防止阻塞程序的其他部分。在本文中，示例代码展示了如何结合上下文控制在读取大文件时实现超时控制。

...不同，NIO允许单个线程处理多个网络连接请求，通过事件驱动和缓冲区机制实现非阻塞读写操作。在Netty应用的上下文中，NIO是其底层核心技术之一，能够有效提高系统并发性能和资源利用率。 Netty , Netty是一个高性能、异步事件驱动的网络应用程序框架，主要用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。在Java NIO的基础上，Netty进一步简化了网络编程的复杂性，提供了一套高度模块化、响应式、易于扩展和具有良好社区支持的API，广泛应用于构建各种网络应用，如游戏服务器、HTTP服务器、RPC框架等。 ChannelPipeline , 在Netty中，ChannelPipeline是一种高级抽象概念，代表了一个从入站数据到出站数据传输过程中的一系列处理器链。每个处理器负责执行特定的任务，如解码、加密、压缩或业务逻辑处理等。当数据在网络通道（Channel）上传输时，会按顺序经过pipeline中的各个处理器，这种设计使得Netty具有极强的灵活性和可扩展性，开发者可以根据需求轻松添加、移除或重排处理器来实现不同的网络协议和功能需求。

...细琢磨琢磨，找到那个问题的根子，然后想出个好办法，把它搞定！ 二、异常定义与背景 java.lang.IllegalMonitorStateException异常表明调用了一个在当前线程不拥有监视器锁的情况下被保护的方法。哎呀，你知道的，这种情况经常出现在我们用电脑同时做好多事情的时候。比如说你一边在浏览器上刷微博，一边在同一个电脑上运行一个程序，结果就可能会出问题。问题就是，一个程序的部分（我们叫它“线程”）想用一些共同的数据（比如一个共享的记事本），但是它没拿到这个数据的“钥匙”。这就像是你想去拿别人的书包里的东西，但是你手上没钥匙开不了包，结果就乱了套了。这种时候，电脑就得小心处理，防止出现混乱或者错误的结果。 三、示例代码分析 为了更好地理解这个异常，让我们通过一个简单的示例来演示它可能出现的情况： java import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class LockDemo { private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private static int counter = 0; public static void main(String[] args) { // 锁住资源 lock.lock(); try { System.out.println("开始操作..."); // 这里是你的业务逻辑 doSomething(); } finally { lock.unlock(); // 不要忘记解锁 } } private static void doSomething() { synchronized (LockDemo.class) { // 锁定当前类的对象 counter++; System.out.println("计数器值：" + counter); } } } 这段代码展示了如何正确地使用锁来保护共享资源。哎呀，兄弟！你要是不小心在没锁门的情况下闯进了别人的私人空间，那肯定得吃大亏啊！就像这样，在编程的世界里，如果你不巧在没锁定的情况下就去碰那些受保护的资源，那可就等着被系统给你来个“非法监视状态异常”吧！这可不是闹着玩的，得小心点！ 错误示例： java import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class LockDemoError { private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); private static int counter = 0; public static void main(String[] args) { System.out.println("开始操作..."); // 这里尝试访问受保护的资源，但没有锁定 doSomething(); } private static void doSomething() { synchronized (LockDemoError.class) { counter++; System.out.println("计数器值：" + counter); } } } 运行上述错误示例，将会抛出 java.lang.IllegalMonitorStateException 异常，因为 doSomething() 方法在没有获取锁的情况下直接访问了共享资源。 四、预防与解决策略 为了避免这类异常，确保所有对共享资源的操作都遵循以下原则： 1. 始终锁定 在访问任何共享资源之前，务必先获得相应的锁。 2. 正确释放锁 在完成操作后，无论成功与否，都应确保释放锁。 3. 避免死锁 检查锁的顺序和持有锁的时间，防止出现死锁情况。 五、总结 java.lang.IllegalMonitorStateException 异常提醒我们在多线程编程中注意锁的使用，确保每次操作都处于安全的监视器状态。通过正确的锁管理实践，我们可以有效预防这类异常，并提高应用程序的稳定性和性能。哎呀，亲！在咱们做程序开发的时候，多线程编程那可是个大功臣！要想让咱们的系统跑得又快又稳，学好这个技术，不断摸索最佳实践，那简直就是必须的嘛！这不光能让程序运行效率翻倍，还能确保系统稳定，用户用起来也舒心。所以啊，小伙伴们，咱们得勤于学习，多加实践，让自己的技能库再添一把火，打造出既高效又可靠的神级系统！

...降低了锁竞争，提升了系统整体响应速度。 在实际应用场景上，Google开源项目BPF（Berkeley Packet Filter）利用RCU机制实现了高效的跟踪和分析工具，使得网络数据包过滤、性能监控等功能能够在不影响主线程性能的前提下实现近乎实时的数据读取与更新。 另外，知名计算机科学家Paul E. McKenney于2022年发表了一篇关于RCU最新进展和技术挑战的深度论文，其中深入剖析了RCU在未来多核处理器架构下的扩展性问题以及可能的解决方案。他强调，在面对日益复杂的硬件环境时，RCU机制需要不断演进以适应更高级别的并发控制需求。 同时，随着云计算和大数据技术的发展，RCU在分布式存储系统中的作用也逐渐凸显。例如，Ceph文件系统通过借鉴RCU思想，设计出适用于自身场景的读写同步算法，有效提高了大规模集群环境下的数据一致性保障能力。 综上所述，RCU作为Linux内核中不可或缺的同步原语，其理论研究和实践应用都在与时俱进，为现代操作系统及分布式系统的高效稳定运行提供了有力支撑。未来，我们有理由期待更多基于RCU机制的创新技术和解决方案涌现，持续推动软件工程领域的发展进步。

...机同时处理 1 万个请求（并发连接 1 万）的问题 C1000K 是单机支持处理 100 万个请求（并发连接 100 万）的问题。 C10K C10K 问题最早由 Dan Kegel 在 1999 年提出。那时的服务器还只是 32 位系统，运行着 Linux 2.2 版本（后来又升级到了 2.4 和 2.6，而 2.6 才支持 x86_64），只配置了很少的内存（2GB）和千兆网卡。 怎么在这样的系统中支持并发 1 万的请求呢？ 从资源上来说，对 2GB 内存和千兆网卡的服务器来说，同时处理 10000 个请求，只要每个请求处理占用不到 200KB（2GB/10000）的内存和 100Kbit （1000Mbit/10000）的网络带宽就可以。 物理资源是足够的，是软件的问题，特别是网络的 I/O 模型问题。 I/O 的模型，文件 I/O和网络 I/O 模型也类似。 在 C10K 以前，Linux 中网络处理都用同步阻塞的方式，也就是每个请求都分配一个进程或者线程。 请求数只有 100 个时，这种方式自然没问题，但增加到 10000 个请求时，10000 个进程或线程的调度、上下文切换乃至它们占用的内存，都会成为瓶颈。 每个请求分配一个线程的方式不合适，为了支持 10000 个并发请求，有两个问题需要我们解决 第一，怎样在一个线程内处理多个请求，也就是要在一个线程内响应多个网络 I/O。以前的同步阻塞方式下，一个线程只能处理一个请求，到这里不再适用，是不是可以用非阻塞 I/O 或者异步 I/O 来处理多个网络请求呢？ 第二，怎么更节省资源地处理客户请求，也就是要用更少的线程来服务这些请求。是不是可以继续用原来的 100 个或者更少的线程，来服务现在的 10000 个请求呢？ I/O 模型优化 异步、非阻塞 I/O 的解决思路是我们在网络编程中经常用到的 I/O 多路复用（I/O Multiplexing） 两种 I/O 事件通知的方式：水平触发和边缘触发，它们常用在套接字接口的文件描述符中。 水平触发：只要文件描述符可以非阻塞地执行 I/O ，就会触发通知。也就是说，应用程序可以随时检查文件描述符的状态，然后再根据状态，进行 I/O 操作。 边缘触发：只有在文件描述符的状态发生改变（也就是 I/O 请求达到）时，才发送一次通知。这时候，应用程序需要尽可能多地执行 I/O，直到无法继续读写，才可以停止。如果 I/O 没执行完，或者因为某种原因没来得及处理，那么这次通知也就丢失了。 I/O 多路复用的方法有很多实现方法，我带你来逐个分析一下。 第一种，使用非阻塞 I/O 和水平触发通知，比如使用 select 或者 poll。 根据刚才水平触发的原理，select 和 poll 需要从文件描述符列表中，找出哪些可以执行 I/O ，然后进行真正的网络 I/O 读写。由于 I/O 是非阻塞的，一个线程中就可以同时监控一批套接字的文件描述符，这样就达到了单线程处理多请求的目的。所以，这种方式的最大优点，是对应用程序比较友好，它的 API 非常简单。 但是，应用软件使用 select 和 poll 时，需要对这些文件描述符列表进行轮询，这样，请求数多的时候就会比较耗时。并且，select 和 poll 还有一些其他的限制。 select 使用固定长度的位相量，表示文件描述符的集合，因此会有最大描述符数量的限制。比如，在 32 位系统中，默认限制是 1024。并且，在 select 内部，检查套接字状态是用轮询的方法，再加上应用软件使用时的轮询，就变成了一个 O(n^2) 的关系。 而 poll 改进了 select 的表示方法，换成了一个没有固定长度的数组，这样就没有了最大描述符数量的限制（当然还会受到系统文件描述符限制）。但应用程序在使用 poll 时，同样需要对文件描述符列表进行轮询，这样，处理耗时跟描述符数量就是 O(N) 的关系。 除此之外，应用程序每次调用 select 和 poll 时，还需要把文件描述符的集合，从用户空间传入内核空间，由内核修改后，再传出到用户空间中。这一来一回的内核空间与用户空间切换，也增加了处理成本。 有没有什么更好的方式来处理呢？答案自然是肯定的。 第二种，使用非阻塞 I/O 和边缘触发通知，比如 epoll。既然 select 和 poll 有那么多的问题，就需要继续对其进行优化，而 epoll 就很好地解决了这些问题。 epoll 使用红黑树，在内核中管理文件描述符的集合，这样，就不需要应用程序在每次操作时都传入、传出这个集合。 epoll 使用事件驱动的机制，只关注有 I/O 事件发生的文件描述符，不需要轮询扫描整个集合。 不过要注意，epoll 是在 Linux 2.6 中才新增的功能（2.4 虽然也有，但功能不完善）。由于边缘触发只在文件描述符可读或可写事件发生时才通知，那么应用程序就需要尽可能多地执行 I/O，并要处理更多的异常事件。 第三种，使用异步 I/O（Asynchronous I/O，简称为 AIO）。 在前面文件系统原理的内容中，我曾介绍过异步 I/O 与同步 I/O 的区别。异步 I/O 允许应用程序同时发起很多 I/O 操作，而不用等待这些操作完成。而在 I/O 完成后，系统会用事件通知（比如信号或者回调函数）的方式，告诉应用程序。这时，应用程序才会去查询 I/O 操作的结果。 异步 I/O 也是到了 Linux 2.6 才支持的功能，并且在很长时间里都处于不完善的状态，比如 glibc 提供的异步 I/O 库，就一直被社区诟病。同时，由于异步 I/O 跟我们的直观逻辑不太一样，想要使用的话，一定要小心设计，其使用难度比较高。 工作模型优化 了解了 I/O 模型后，请求处理的优化就比较直观了。 使用 I/O 多路复用后，就可以在一个进程或线程中处理多个请求，其中，又有下面两种不同的工作模型。 第一种，主进程 + 多个 worker 子进程，这也是最常用的一种模型。这种方法的一个通用工作模式就是：主进程执行 bind() + listen() 后，创建多个子进程；然后，在每个子进程中，都通过 accept() 或 epoll_wait() ，来处理相同的套接字。 比如，最常用的反向代理服务器 Nginx 就是这么工作的。它也是由主进程和多个 worker 进程组成。主进程主要用来初始化套接字，并管理子进程的生命周期；而 worker 进程，则负责实际的请求处理。我画了一张图来表示这个关系。 这里要注意，accept() 和 epoll_wait() 调用，还存在一个惊群的问题。换句话说，当网络 I/O 事件发生时，多个进程被同时唤醒，但实际上只有一个进程来响应这个事件，其他被唤醒的进程都会重新休眠。 其中，accept() 的惊群问题，已经在 Linux 2.6 中解决了； 而 epoll 的问题，到了 Linux 4.5 ，才通过 EPOLLEXCLUSIVE 解决。 为了避免惊群问题， Nginx 在每个 worker 进程中，都增加一个了全局锁（accept_mutex）。这些 worker 进程需要首先竞争到锁，只有竞争到锁的进程，才会加入到 epoll 中，这样就确保只有一个 worker 子进程被唤醒。 不过，根据前面 CPU 模块的学习，你应该还记得，进程的管理、调度、上下文切换的成本非常高。那为什么使用多进程模式的 Nginx ，却具有非常好的性能呢？ 这里最主要的一个原因就是，这些 worker 进程，实际上并不需要经常创建和销毁，而是在没任务时休眠，有任务时唤醒。只有在 worker 由于某些异常退出时，主进程才需要创建新的进程来代替它。 当然，你也可以用线程代替进程：主线程负责套接字初始化和子线程状态的管理，而子线程则负责实际的请求处理。由于线程的调度和切换成本比较低，实际上你可以进一步把 epoll_wait() 都放到主线程中，保证每次事件都只唤醒主线程，而子线程只需要负责后续的请求处理。 第二种，监听到相同端口的多进程模型。在这种方式下，所有的进程都监听相同的接口，并且开启 SO_REUSEPORT 选项，由内核负责将请求负载均衡到这些监听进程中去。这一过程如下图所示。 由于内核确保了只有一个进程被唤醒，就不会出现惊群问题了。比如，Nginx 在 1.9.1 中就已经支持了这种模式。 不过要注意，想要使用 SO_REUSEPORT 选项，需要用 Linux 3.9 以上的版本才可以。 C1000K 基于 I/O 多路复用和请求处理的优化，C10K 问题很容易就可以解决。不过，随着摩尔定律带来的服务器性能提升，以及互联网的普及，你并不难想到，新兴服务会对性能提出更高的要求。 很快，原来的 C10K 已经不能满足需求，所以又有了 C100K 和 C1000K，也就是并发从原来的 1 万增加到 10 万、乃至 100 万。从 1 万到 10 万，其实还是基于 C10K 的这些理论，epoll 配合线程池，再加上 CPU、内存和网络接口的性能和容量提升。大部分情况下，C100K 很自然就可以达到。 那么，再进一步，C1000K 是不是也可以很容易就实现呢？这其实没有那么简单了。 首先从物理资源使用上来说，100 万个请求需要大量的系统资源。比如， 假设每个请求需要 16KB 内存的话，那么总共就需要大约 15 GB 内存。 而从带宽上来说，假设只有 20% 活跃连接，即使每个连接只需要 1KB/s 的吞吐量，总共也需要 1.6 Gb/s 的吞吐量。千兆网卡显然满足不了这么大的吞吐量，所以还需要配置万兆网卡，或者基于多网卡 Bonding 承载更大的吞吐量。 其次，从软件资源上来说，大量的连接也会占用大量的软件资源，比如文件描述符的数量、连接状态的跟踪（CONNTRACK）、网络协议栈的缓存大小（比如套接字读写缓存、TCP 读写缓存）等等。 最后，大量请求带来的中断处理，也会带来非常高的处理成本。这样，就需要多队列网卡、中断负载均衡、CPU 绑定、RPS/RFS（软中断负载均衡到多个 CPU 核上），以及将网络包的处理卸载（Offload）到网络设备（如 TSO/GSO、LRO/GRO、VXLAN OFFLOAD）等各种硬件和软件的优化。 C1000K 的解决方法，本质上还是构建在 epoll 的非阻塞 I/O 模型上。只不过，除了 I/O 模型之外，还需要从应用程序到 Linux 内核、再到 CPU、内存和网络等各个层次的深度优化，特别是需要借助硬件，来卸载那些原来通过软件处理的大量功能。 C10M 显然，人们对于性能的要求是无止境的。再进一步，有没有可能在单机中，同时处理 1000 万的请求呢？这也就是 C10M 问题。 实际上，在 C1000K 问题中，各种软件、硬件的优化很可能都已经做到头了。特别是当升级完硬件（比如足够多的内存、带宽足够大的网卡、更多的网络功能卸载等）后，你可能会发现，无论你怎么优化应用程序和内核中的各种网络参数，想实现 1000 万请求的并发，都是极其困难的。 究其根本，还是 Linux 内核协议栈做了太多太繁重的工作。从网卡中断带来的硬中断处理程序开始，到软中断中的各层网络协议处理，最后再到应用程序，这个路径实在是太长了，就会导致网络包的处理优化，到了一定程度后，就无法更进一步了。 要解决这个问题，最重要就是跳过内核协议栈的冗长路径，把网络包直接送到要处理的应用程序那里去。这里有两种常见的机制，DPDK 和 XDP。 第一种机制，DPDK，是用户态网络的标准。它跳过内核协议栈，直接由用户态进程通过轮询的方式，来处理网络接收。 说起轮询，你肯定会下意识认为它是低效的象征，但是进一步反问下自己，它的低效主要体现在哪里呢？是查询时间明显多于实际工作时间的情况下吧！那么，换个角度来想，如果每时每刻都有新的网络包需要处理，轮询的优势就很明显了。比如： 在 PPS 非常高的场景中，查询时间比实际工作时间少了很多，绝大部分时间都在处理网络包； 而跳过内核协议栈后，就省去了繁杂的硬中断、软中断再到 Linux 网络协议栈逐层处理的过程，应用程序可以针对应用的实际场景，有针对性地优化网络包的处理逻辑，而不需要关注所有的细节。 此外，DPDK 还通过大页、CPU 绑定、内存对齐、流水线并发等多种机制，优化网络包的处理效率。 第二种机制，XDP（eXpress Data Path），则是 Linux 内核提供的一种高性能网络数据路径。它允许网络包，在进入内核协议栈之前，就进行处理，也可以带来更高的性能。XDP 底层跟我们之前用到的 bcc-tools 一样，都是基于 Linux 内核的 eBPF 机制实现的。 XDP 的原理如下图所示： 你可以看到，XDP 对内核的要求比较高，需要的是 Linux 4.8 以上版本，并且它也不提供缓存队列。基于 XDP 的应用程序通常是专用的网络应用，常见的有 IDS（入侵检测系统）、DDoS 防御、 cilium 容器网络插件等。 总结 C10K 问题的根源，一方面在于系统有限的资源；另一方面，也是更重要的因素，是同步阻塞的 I/O 模型以及轮询的套接字接口，限制了网络事件的处理效率。Linux 2.6 中引入的 epoll ，完美解决了 C10K 的问题，现在的高性能网络方案都基于 epoll。 从 C10K 到 C100K ，可能只需要增加系统的物理资源就可以满足；但从 C100K 到 C1000K ，就不仅仅是增加物理资源就能解决的问题了。这时，就需要多方面的优化工作了，从硬件的中断处理和网络功能卸载、到网络协议栈的文件描述符数量、连接状态跟踪、缓存队列等内核的优化，再到应用程序的工作模型优化，都是考虑的重点。 再进一步，要实现 C10M ，就不只是增加物理资源，或者优化内核和应用程序可以解决的问题了。这时候，就需要用 XDP 的方式，在内核协议栈之前处理网络包；或者用 DPDK 直接跳过网络协议栈，在用户空间通过轮询的方式直接处理网络包。 当然了，实际上，在大多数场景中，我们并不需要单机并发 1000 万的请求。通过调整系统架构，把这些请求分发到多台服务器中来处理，通常是更简单和更容易扩展的方案。 本篇文章为转载内容。原文链接：https://blog.csdn.net/qq_23864697/article/details/114626793。 该文由互联网用户投稿提供，文中观点代表作者本人意见，并不代表本站的立场。 作为信息平台，本站仅提供文章转载服务，并不拥有其所有权，也不对文章内容的真实性、准确性和合法性承担责任。 如发现本文存在侵权、违法、违规或事实不符的情况，请及时联系我们，我们将第一时间进行核实并删除相应内容。