摘要:    本文以系統(tǒng)的struct timeval為例，使其支持+、-、+=、-=4種算術運算和<，<=，>，>=，==、!= 6種關系運算，這樣一來就免去了顯式調用函數的麻煩，使代碼簡潔優(yōu)雅，實現如下 Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)htt...  閱讀全文    繼上篇TCP/IP FAQ（1），本篇涵蓋了域和協議、IP編址、插口、原始IP、unix域方面的問題與解答。

【Domain & Protocol】
1. 什么是域，它和協議有什么關系?
   域可以理解為一種容納協議的空間，它的存在便于了協議的分類；域和協議是集合與元素的關系，一個域中的每個協議使用同類地址，并且每種地址只被一個域使用，一個域能由協議族或地址族常量唯一標識。
2. TCP/IP中有哪些域及其協議？
   internet、iso、route、ccitt、imp、network systems和unix，其中internet域含有ip,icmp,igmp,tcp和udp五種協議，unix域用于ipc通信。
3. 哪些地方會用到域？
   一個網絡層協議必須分用輸入數據報，并交給相應的傳輸層協議，由于域包含了協議族，因此必須從對應的域中找到合適的協議去處理。例如IP對應的域為internet，這個域對應的協議族為inetsw，當收到IP數據報時，就從inetsw中找到對應的傳輸層協議去輸入處理。

【IP Addressing】
1. IP地址有哪幾類？
   分為5類，A、B和C類用于單播；D類用于多播；E類用于實驗。
2. sockaddr和sockaddr_in有什么區(qū)別聯系？
   sockaddr是一種通用的用于接口編址信息的結構，它將硬件與協議的地址細節(jié)相對于接口層隱藏起來，成員依次為sa_len、sa_family和sa_data，而sockaddr_in成員依次為sin_len、sin_family、sin_port、sin_addr和sin_zero。它們的前兩個成員其實是一樣的，只是命名不同，而sockaddr_in中的sin_port標識傳輸層的端口，sin_addr標識IP層的地址，所以它是Internet協議的專用接口編址結構，sin_zero僅為填充用，因為sockaddr_in長度不應小于sockaddr。
3. 插口編址結構允許的最大長度是多少？
   sockaddr最后一個成員是可擴展的，這是C語言的通用技術，因為其第一個成員為u_char類型，所以最大長度是255。
4. 一個接口可以配置多個IP地址，是怎么實現的？
   ifaddr表示通用的接口地址，ifnet表示接口，它有個類型為ifaddr*的if_addrlist成員，表示當前接口上的地址鏈表。in_ifaddr表示Internet協議專用的接口地址，而IP屬于Internet協議，因此用in_ifaddr表示，所有的IP地址組成一個類型為in_ifaddr*的鏈表。當增加一個IP地址時，就需要插入這兩個鏈表中；當刪除一個IP地址時，就需要從它們當中移除。
5. 為什么配置IP主機地址和網絡掩碼可以是獨立的？
   因為它們使用不同的命令實現，前者用SIOCSIFADDR，后者用SIOCSIFNETMASK。當配置IP主機地址時，如果沒有指明網絡掩碼，那么網絡掩碼被設置成默認的。
6. 為什么訪問IP接口地址使用的是UDP插口而不是原始IP插口？
   只有超級用戶用程才能創(chuàng)建原始IP插口，而通過UDP插口，任何用戶進程都能查看接口配置。

【Socket】
1. 為什么會存在插口層？
   從概念上講，tcp/ip協議棧劃分為鏈路、網絡、傳輸和應用4層；但從實現上講，在應用層和其下層中間，引入了一個插口層，作為進程和內核通信的橋梁，主要功能是將進程發(fā)送的與協議有關的請求映射到產生插口時指定的與協議有關的實現，從而屏蔽了不同協議處理的細節(jié)。
2. 為什么服務器進程總是要調用bind，客戶進程能調用它嗎？
   bind將一個本地地址同一個插口相關聯，客戶進程需要同一個已知地址建立連接或發(fā)送數據報到已知地址，如果不調用bind，服務器進程就無法在某個已知地址上接受TCP連接或接收UDP數據報。客戶進程也能調用bind，這樣便可以由應用程序而非內核來選擇一個本地地址，其結果是只能接收目的地址為被綁定地址的數據包，但通常不必調用bind，因為內核會自動決定外出地址和臨時端口。
3. 對于tcp和udp協議的插口，調用connect有什么區(qū)別聯系？
   共同點是設定插口的外部地址(插口的地址存儲在相關的協議控制塊中)，不同點如下
   1）tcp：與遠端系統(tǒng)進行3次握手交互，如果插口是非阻塞的且連接正在進行中，那么返回EINPROGRESS，下次再調用則返回EALREADY；如果連接成功，無論是否阻塞，那么下次再調用會返回EISCONN；如果連接失敗，那么下次再調用，則重新開始三次握手。
   2）udp：沒有3次握手交互，直接設定外部地址，無論插口是否阻塞，調用會立即返回，多次調用則會替換老的外部地址。發(fā)送數據必須使用write或目的地址為空的sendto，若sendto目的地址非空，則返回EISCONN。如果沒有事先調用connect，那么調用目的地址為空的sendto則會返回ENOTCONN。
4. 什么情況下調用close會阻塞？
   連接已建立且設置了SO_LINGER選項并延時值非零的阻塞插口。
5. 插口IO有哪些系統(tǒng)調用？
   發(fā)送有write、writev、sendto和sendmsg，接收有read、readv、recvfrom和recvmsg。注意，send和recv是庫函數而非系統(tǒng)調用，前者調用sendto實現，后者調用recvfrom實現。
6. write、writev、read、readv與sendto、sendmsg、recvfrom、recvmsg有什么不同？
   1）前面4個適合于任何描述符，而后面4個只能用于插口。
   2）前面4個不支持標志，而后面4個支持。
   3）前面前2個不支持目的地址、后2個不支持源地址，而后面前2個支持目的地址、后2個支持源地址。
   4）前面4個不支持控制信息，而后面第2個和第4個支持。
7. 如何斷開已連接的udp插口，允許調用sendto向其它主機發(fā)送數據？
    由于系統(tǒng)并沒有提供形如disconnect的斷連API，但connect內部實現是先斷連，再調用對應協議的PRU_CONNECT請求處理，因此向connect傳遞無效的外部地址結構(如IP=0.0.0.0，Port=0)，雖然這樣會導致結果失敗，但先前的斷連成功，對應pcb的外部地址被設為INADDR_ANY，所以調用sendto就不會返回EISCONN。

【Raw IP】
1. 怎么使用原始IP，它有哪些用途及應用？
   創(chuàng)建SOCK_RAW類型的原始插口，就能使用原始IP機制，它有下列用途：
   1）發(fā)送和接收ICMP和IGMP報文，如ping程序和多播路由守護程序。
   2）構造自己的IP首部，如路由跟蹤程序。
   3）設計基于IP的新的傳輸層協議，如gated程序。
2. 協議值為PROTOCOL_RAW(255)的原始插口能收到什么類型的IP數據報？
   由于255是非零的保留值，這樣的IP數據報在網絡中不會存在，原始IP輸入處理協議比較測試失敗，因此收不到任何類型的IP數據報。
3. 協議值為0的原始插口能收到什么類型的IP數據報？
   由于協議值為0，原始IP輸入處理忽略了協議比較測試，因此能收到任何類型的IP數據報。
4. 如何處理收到的IP數據報？
   遍歷Internet PCB表，依次從協議值、本地地址和外部地址三項來比較IP數據報和每個PCB，將IP數據報復制追加到所有匹配的PCB對應的插口緩存中，并喚醒等待的進程。
5. 如何發(fā)送數據？
   先填充IP首部，如果未設置IP_HDRINCL選項，那么由內核填充，否則由應用程序在發(fā)送前填充，再交給IP協議輸出處理。
6. 內核何時會調用原始輸入？
   當收到的協議類型為除IPPROTO_TCP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_ICMP和IPPROTO_IGMP外的IP數據報時調用。

【Unix domain】
1. 使用unix域的原因有哪些？
   1）當通信雙方在同一主機上時，使用unix域插口的速度比tcp和udp插口要快很多。
   2）支持同一主機進程間傳遞描述符。
2. unix域和internet域有什么不同？
   1）編址結構不同：前者是sockaddr_un，與文件系統(tǒng)路徑名關聯，而后者是sockaddr_in，與IP地址和端口關聯。
   2）協議控制塊不同：前者是unpcb，沒有全局的pcb鏈表，而后者是inpcb，有全局的pcb雙向循環(huán)鏈表。
3. 如果一個unix域服務器在bind后unlink了被綁定的路徑名，會發(fā)生什么情況？
   TCP/IP FAQ系列，以經典的4.4BSD-Lite實現為準，參考《TCP/IP協議詳解》3卷 ，加入個人的思考理解，理清主干，不深究細枝末節(jié)，皆在總結基本原理和實現。本篇涵蓋了數據鏈路層、ARP、RARP、IP、ICMP、TCP、UDP方面的問題與解答。

【Data Link】
1. 環(huán)回接口地址必須是127.0.0.1嗎？
   形如127.x.x.x的A類IP都可作為環(huán)回接口的地址，但常用的是127.0.0.1。
2. 環(huán)回接口為什么沒有輸入處理？
   發(fā)送到環(huán)回接口的數據報實質上被送到網絡層的輸入隊列中，因此數據報沒有離開網絡，也就不可能從鏈路上接收到目標地址為環(huán)回接口地址的數據幀，所以不存在輸入處理。
3. SLIP、環(huán)回和以太網接口，三者有何不同？
   SLIP和環(huán)回接口沒有鏈路層首部和硬件地址，環(huán)回接口沒有輸入處理，而以太網接口都有。
4. SLIP和以太網接口如何分用輸入幀，環(huán)回接口如何分用輸出分組？
   SLIP將幀直接放進IP輸入隊列中，以太網接口則根據幀類型字段放到對應的協議輸入隊列中，環(huán)回接口則按目的地址族放到對應的輸入隊列中。
5. 接口和地址有什么關聯？
   一個接口的編址信息包括主機地址、廣播地址和網絡掩碼，當內核初始化時，每個接口分配一個鏈路層地址，可以配置有多個相同或不同的網絡層地址，例如2個IP地址，或者1個IP地址、1個OSI地址。

【ARP & RARP】
1. 何時發(fā)送ARP請求，何時應答ARP請求？
   當單播發(fā)送IP數據并且查詢ARP高速緩存失敗時，就會廣播一個詢問目的主機硬件地址的ARP請求；當接收到ARP請求的主機就是該請求所要查找的目的主機或目的主機的ARP代理服務器時，就會單播一個ARP應答。
2. 為什么兩者的以太網幀類型不同？
   ARP值為0x0806，RARP為0x8035，其實對于發(fā)送方來說，利用ARP的op字段可以區(qū)分RARP，但對于接收方，由于ARP實現在內核中，而RARP一般實現為服務器，所以為了更易區(qū)分，就單獨用另一個值標識。
3. 設計RARP服務器有哪些問題？
   一是怎么發(fā)送以太網幀以響應請求，這與系統(tǒng)相關。二是當存在多個服務器時，同時發(fā)送響應幀會造成以太網沖突，這可以通過分主從服務器和隨機延時來優(yōu)化避免。
4. ARP在等待應答時，它會如何處理發(fā)往給定目的的多個報文？
   在大多數的實現中，在等待一個ARP應答時，只將最后一個報文發(fā)給特定目的主機。Host Requirements RFC要求實現中必須防止這種類型的ARP洪泛，建議最高速率是每秒一次。
5. 免費ARP有什么作用？
   一般的ARP請求用于查詢目標硬件地址，并等待應答。而免費的ARP發(fā)出請求并不一定期望應答，這可以有兩方面的作用：
   1）一個主機可以確定是否存在相同IP地址的另一主機
   2）當本機硬件地址改變時，通知其它主機更新ARP高速緩存。
6. ARP如何映射一個IP多播地址？
   先獲取IP多播地址的低23位，再與常量0x01005e7f0000按位或，結果就是對應的多播硬件地址。

【IP】
1. 何時何地分片？
   當數據報長度大于鏈路接口MTU且DF=0時，開始分片，分片可發(fā)生在源主機，也可發(fā)生在中途路由器。若需要分片但DF=1，則向源主機發(fā)送ICMP不可達差錯。
2. 如何分片？
   1）計算每個分片的數據長度(不含IP首部)，除后一個分片外，其它分片數據長度為8字節(jié)的倍數。 4. 如何重裝？
   1）使用4元組{源地址，目標地址，協議，16位標識}為唯一標識查找當前分片所屬的數據報(分片表)，如果沒有找到，則創(chuàng)建分片表，按偏移量將當前分片插入到分片表，并啟動重裝定時器。
   2）如果重裝定時器超時后，還沒有組裝好一個完整的IP數據報，此時如果已經收到第一個分片，則向源主機返回ICMP超時差錯，最后丟棄收到的所有分片；否則，提交數據給適當的傳輸層處理。
5. 哪些分組能被轉發(fā)，何時轉發(fā)？
   到達非最終目的地系統(tǒng)的分組，且當系統(tǒng)配置為可轉發(fā)或分組包含源路由時，才能被轉發(fā)，但下列類型的分組除外：1）鏈路層廣播 2）環(huán)回分組 3）網絡0和E類目標地址 4）D類目標地址。

【ICMP】
1. ICMP報文有哪些類型，何時何地生成這些報文？
   包括請求、應答、差錯和重定向4種，其中前兩者可統(tǒng)一為查詢類。請求當需要查詢的時候由進程生成，應答由當內核收到請求報文時生成，當主機發(fā)出的數據報無法成功地提交給目的主機時，目的主機或中間路由器的IP或傳輸協議生成差錯報文，并返回給原來的系統(tǒng)。
2. 內核怎么處理收到的ICMP報文？
   ICMP是一種傳輸層協議，其協議號為1，當IP層收到一個ICMP報文時，分用交給ICMP協議輸入處理，ICMP協議輸入根據其類型分別處理：1）請求---生成適當的應答報文 2）差錯---提交給適當的傳輸層協議處理 3）應答---提交給等待ICMP報文的進程 4）重定向---更新路由表，并提交給等待的進程。
3. 怎么發(fā)送ICMP報文？
   構造ICMP報文-->計算ICMP檢驗和-->封裝到IP數據報中-->提交給IP協議輸出處理，對于用戶進程，須使用原始IP機制才能發(fā)送。
4. 哪些情況不會產生ICMP差錯報文，為什么？
   1）ICMP差錯報文：違反此條可能導致差錯引起差錯，無休止循環(huán)下去。
   2）源地址不是單播地址的IP數據報：違反此條導致差錯可能同時發(fā)到多個主機。
   3）目的地址是廣播或多播地址的IP數據報：違反此條導致多個主機可能同時響應。
   4）作為鏈路層廣播的數據報：違反此條導致多個主機可能同時響應。
   5）不是IP分片的第一片：違反此條可能導致產生多個ICMP差錯，每個分片一個。
   由此可見，違反以上幾條都會引起網絡風暴。

【TCP & UDP】
1. 為什么TCP首部存在首部長度字段，而UDP卻沒有？
   TCP首部存在選項，如mss,timestame,nop和wscale等。
2. 為什么這兩種協議首部前面都是源和目的端口？
   當TCP收到一個ICMP差錯時，必須檢查兩個端口號以決定差錯對應于哪個連接；只有當UDP套接口連接到對端時，用戶進程才會收到ICMP差錯，例如當服務器未運行時，返回的ICMP端口不可達消息。
3. 當收到TCP或UDP數據包時，怎么提交給應用層？
   插口由進程調用socket或accept創(chuàng)建，關聯到對應的PCB(協議控制塊)上，通配匹配數由本地和外部IP地址確定，有3種取值：0--本地和外部IP都不為*、1--本地或外部IP有一個為*和2--本地和外部IP都為*。與UDP不同的是，TCP還有自己的PCB。
   1）TCP：先掃描Internet PCB，查找最小通配匹配數的插口，如果沒找到，那么響應RST包；再查看對應的TCP PCB，若不存在則響應RST包，否則若TCP 狀態(tài)為關閉，則丟棄；最后交付給找到的對應插口。
   2）UDP：這里要分2種情況，對于目的地為廣播或多播地址的IP數據報，交付給所有匹配的插口；對于目的地為單播的IP數據報，掃描Internet PCB，查找具有最小通配匹配數的插口，如果沒有找到，則向源主機發(fā)送ICMP端口不可達差錯。如果有多個插口有相同的最小通配匹配數，那么具體由哪個插口接收依賴于不同的實現。
4. 計算首部檢驗和時，為什么要引入偽首部？
   這是因為考慮到IP層的可能差錯，TCP和UDP需要驗證數據包是否被遞送到正確的協議和目的主機。
5. UDP何時會計算檢驗和，如何區(qū)分是否使用了檢驗和？
   UDP的檢驗和是可選的，當系統(tǒng)沒有禁止(udpcksum非零)時，發(fā)送方會計算檢驗和，接收方還須輸入分組檢驗和非零時才會計算檢驗和。如果檢驗和字段非零，那么就使用了，反之沒有。
6. 在TCP狀態(tài)遷移中，哪些狀態(tài)在什么情況下可直接轉到CLOSED狀態(tài)？
   SYN_SENT在連接定時器超時后，FIN_WAIT_2在FIN_WAIT_2定時器超時后。
7. 為什么TCP需要持續(xù)(persist)定時器、FIN_WAIT_2定時器和2MSL定時器？
   1）因為連接對端發(fā)送的窗口通告為ACK報文，而ACK是不會確認的，允許TCP繼續(xù)發(fā)送數據的窗口更新可能會丟失，所以需要設定persist定時器，在超時后發(fā)送1字節(jié)的數據，判定對端接收窗口是否已打開。
   2）因為在正常情況下，當連接主動關閉時，會由FIN_WAIT_1狀態(tài)進入FIN_WAIT_2狀態(tài)等待接收對端的FIN報文，但對方可能一直不發(fā)送FIN，所以需要FIN_WAIT_2定時器避免連接永遠滯留在FIN_WAI_2狀態(tài)。
   3）因為當連接主動關閉進入TIME_WAIT狀態(tài)后，將等待2個MSL時間，在這段時間內，TCP可以重發(fā)丟失的ACK，丟棄來自新連接替身的遲到的報文段以防止被曲解，所以需要2MSL定時器，超時后關閉連接。
8. 當TCP發(fā)送數據，調用ip_output返回ENOBUFS差錯時，可能會發(fā)生什么情況？
   當提交給網絡層因為內存不足發(fā)送失敗時，數據包被丟棄。如果丟棄的是數據報文，重傳定時器超時后數據將被重傳；如果丟棄的是純ACK報文，對端收不到ACK時會重傳對應的數據報文；如果丟棄的是RST報文，當對端重傳導致發(fā)送RST報文的數據報文時，將再次生成RST報文。
9. TCP何時發(fā)送ACK報文？
   對于數據、SYN和FIN報文，發(fā)送ACK，但對于純ACK和RST報文，不會發(fā)送；另外當遇以下情況時，則立即發(fā)送。
   1）200ms延時ACK定時器超時；2）收到失序的報文段；3）三次握手收到了SYN；4）收到了FIN。
10. TCP何時發(fā)送RST報文？
   1）當收到報文段，但沒有找到對應的internet pcb或tcp pcb。
   2）當連接處于LISTEN狀態(tài)時，收到了ACK報文段。
   3）當連接處于SYS_SENT狀態(tài)時，收到了錯誤的ACK報文段(ack小于等于iss或大于snd_max)。
   4）當連接被動關閉時(狀態(tài)大于CLOSE_WAIT)，收到了數據。
   5）當連接處于SYN_RCVD狀態(tài)時，收到了錯誤的ACK報文段(ack小于snd_una或大于snd_max)。    由于從其它平臺如windows傳輸文件到類unix平臺時，用vim等編輯工具打開時，有時會發(fā)現行尾有^M，其實這就是控制字符CR，ASCII碼為13。為方便刪除這個字符，編寫了一個簡單的dos2unix腳本，最多帶2個參數，特點如下：
   ● 第1個參數表示目標文件或目錄，當為文件時則處理非腳本本身的文件，當為目錄時則根據第2個參數是否遞歸處理子目錄。
     摘要:      由于read、readv、write和writev函數一次讀或寫有時并不能滿足所要求的數據，因此需要多次調用直到要求的字節(jié)數或者出錯。針對這4個系統(tǒng)調用，編寫了對應的xxxn版本，實現如下 Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware)http:...  閱讀全文      摘要: 基本原理   1）系統(tǒng)CPU使用率等于兩個時間點的CPU非空閑時間差除以CPU時間總量差得到的百分比，這兩者可從/proc/stat文件獲得。   2）系統(tǒng)內存使用率等于系統(tǒng)物理內存消耗量除以系統(tǒng)物理內存總量(memtotal，以KB為單位)得到的百分比，這兩者可從/proc/meminfo文件獲得。   3...  閱讀全文      摘要: 情景分析   現已存在一個可用穩(wěn)定的異步客戶端類http_client_base，該類基于boost asio實現了連接服務器，發(fā)送請求，獲取響應和解析http數據等操作，該類的大致實現框架如下 Code highlighting produced by Actipro CodeHighlighter (freeware) http://www.C...  閱讀全文    本文以統(tǒng)計磁盤文件系統(tǒng)已用空間為例說明awk的用法，使用命令df可獲得磁盤文件系統(tǒng)的相關信息，如下圖所示    第3列Used便是已用空間的數據，這是正常的情形。當第1列Filesystem文本過長時，就有可能換行輸出，這是特殊的情形，如下圖所示    針對這兩種情形，如何寫出有效的命令腳本來統(tǒng)計Used列的數據和呢？從上面兩圖觀察對比顯然可得，以空白符開頭的文本行便是特殊情形，需要計算的是第2列；而正常情形的文本行，便是第3列。因此可得出awk腳本:   awk '{ if($0~/^ /) s+=$2; else s+=$3;} END{ print "Used total is: "s }'。

   用于正常情形，輸出如下      摘要: 引言    在面向對象類的設計中，有時為了強化效能，特別是當構造大量小對象時，為了改善內存碎片，就需要自己實現對象的內存管理，以替換系統(tǒng)缺省的分配和釋放行為，即全局的new和delete。按照c++標準，在定制類專屬的new和delete時，為了減免客戶代碼使用時的麻煩和問題，需要考慮同時定制簡單(normal new)、定位(placement new)和無異常(...  閱讀全文      摘要: 情景分析    在網絡編程中，通常異步比同步處理更為復雜，但由于異步的事件通知機制，避免了同步方式中的忙等待，提高了吞吐量，因此效率較高，在高性能應用開發(fā)中，經常被用到。而在處理異步相關的問題時，狀態(tài)機模式是一種典型的有效方法，這在libevent、memcached、nginx等開源軟件(庫)中多次被使用而得到見證。據此，為拋磚引玉，本文展示了使用此方法異步接收變...  閱讀全文