本文已参与「新人创作礼」活动，一起开启掘金创作之路。

1. 简述epoll和select的区别，epoll为什么高效？

区别

（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大；而epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

（2）每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd；而epoll只需要轮询一次fd集合，同时查看就绪链表中有没有fd就可以了。

（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024；而epoll没有这个限制，它所支持的fd上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048。

epoll为什么高效

（1）select，poll实现需要自己不断轮询所有fd集合，直到设备就绪，期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll只要判断一下就绪链表是否为空就行，这节省了大量的CPU时间。

（2）select，poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次，并且要把当前进程往设备等待队列中挂一次，而epoll只要一次拷贝，而且把当前进程往等待队列上挂也只挂一次，这也能节省不少开销。

2. 说说多路IO复用技术有哪些，区别是什么？

select，poll，epoll都是IO多路复用的机制，I/O多路复用就是通过一种机制，可以监视多个文件描述符，一旦某个文件描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知应用程序进行相应的读写操作。

区别：

（1）poll与select不同，通过一个pollfd数组向内核传递需要关注的事件，故没有描述符个数的限制，pollfd中的events字段和revents分别用于标示关注的事件和发生的事件，故pollfd数组只需要被初始化一次。

（2）select，poll实现需要自己不断轮询所有fd集合，直到设备就绪，期间可能要睡眠和唤醒多次交替。而epoll只要判断一下就绪链表是否为空就行了，这节省了大量的CPU时间。

（3）select，poll每次调用都要把fd集合从用户态往内核态拷贝一次，并且要把当前进程往设备等待队列中挂一次，而epoll只要一次拷贝，而且把当前进程往等待队列上挂也只挂一次，这也能节省不少的开销。

3. 简述socket中select，epoll的使用场景和区别，epoll水平触发与边缘触发的区别？

select，epoll的使用场景：

都是IO多路复用的机制，应用于高并发的网络编程的场景。I/O多路复用就是通过一种机制，可以监视多个文件描述符，一旦某个文件描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知应用程序进行相应的读写操作。

select，epoll的区别：

（1）每次调用select，都需要把fd集合从用户态拷贝到内核态，这个开销在fd很多时会很大；而epoll保证了每个fd在整个过程中只会拷贝一次。

（2）每次调用select都需要在内核遍历传递进来的所有fd；而epoll只需要轮询一次fd集合，同时查看就绪链表中有没有就绪的fd就可以了。

（3）select支持的文件描述符数量太小了，默认是1024；而epoll没有这个限制，它所支持的fd上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于2048。

epoll水平触发与边缘触发的区别：

LT模式（水平触发）下，只要这个fd还有数据可读，每次 epoll_wait都会返回它的事件，提醒用户程序去操作；

而在ET（边缘触发）模式中，它只会提示一次，直到下次再有数据流入之前都不会再提示了，无论fd中是否还有数据可读。

4. 说说Reactor、Proactive模式

在高性能的I/O设计中，有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式，其中Reactor模式用于同步I/O，而Proactor运用于异步I/O操作。

Reactor模式：

Reactor模式应用于同步I/O的场景。Reactor中读操作的具体步骤如下：

读取操作：

（1）应用程序注册读就需事件和相关联的事件处理器

（2）事件分离器等待事件的发生

（3）当发生读就需事件的时候，事件分离器调用第一步注册的事件处理器

（4）事件处理器首先执行实际的读取操作，然后根据读取到的内容进行进一步的处理

Proactor模式：

Proactor模式应用于异步I/O的场景。Proactor中读操作的具体步骤如下：

（1）应用程序初始化一个异步读取操作，然后注册相应的事件处理器，此时事件处理器不关注读取就绪事件，而是关注读取完成事件，这是区别于Reactor的关键。

（2）事件分离器等待读取操作完成事件

（3）在事件分离器等待读取操作完成的时候，操作系统调用内核线程完成读取操作，并将读取的内容放入用户传递过来的缓存区中。这也是区别于Reactor的一点，Proactor中，应用程序需要传递缓存区。

（4）事件分离器捕获到读取完成事件后，激活应用程序注册的事件处理器，事件处理器直接从缓存区读取数据，而不需要进行实际的读取操作。

区别：

从上面可以看出，Reactor中需要应用程序自己读取或者写入数据，而Proactor模式中，应用程序不需要用户再自己接收数据，直接使用就可以了，操作系统会将数据从内核拷贝到用户区。

5. 简述同步与异步的区别，阻塞与非阻塞的区别

同步与异步的区别：

同步：是所有的操作都做完，才返回给用户结果。即写完数据库之后，再响应用户，用户体验不好。

异步：不用等所有操作都做完，就响应用户请求。即先响应用户请求，然后慢慢去写数据库，用户体验较好。

阻塞与非阻塞的区别：

阻塞：调用者调用了某个函数，等待这个函数返回，期间什么也不做，不停的检查这个函数有没有返回，必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

非阻塞：非阻塞等待，每隔一段时间就去检查IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事情。

6. BIO、NIO有什么区别？

BIO（Blocking I/O）：阻塞IO。调用者调用了某个函数，等待这个函数返回，期间什么也不做，不停的检查这个函数有没有返回，必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

NIO（New I/O）：同时支持阻塞与非阻塞模式，NIO的做法是叫一个线程不断的轮询每个IO的状态，看看是否有IO的状态发生了改变，从而进行下一步的操作。

7. 介绍一下5种IO模型

（1）阻塞IO：调用者调用了某个函数，等待这个函数返回，期间什么也不做，不停的检查这个函数有没有返回，必须等这个函数返回后才能进行下一步动作。

（2）非阻塞IO：非阻塞等待，每隔一段时间就去检查IO事件是否就绪。没有就绪就可以做其他事情。

（3）信号驱动IO：Linux用套接口进行信号驱动IO，安装一个信号处理函数，进程继续运行并不阻塞，当IO事件就绪，进程收到SIGIO信号，然后处理IO事件。

（4）IO多路复用：Linux用select/poll函数实现IO复用模型，这两个函数也会使进程阻塞，但是和阻塞IO所不同的是这两个函数可以同时阻塞多个IO操作。而且可以同时对多个读操作、写操作的IO函数进行检查。知道有数据可读或可写时，才真正调用IO操作函数。

（5）异步IO：Linux中，可以调用aio_read函数告诉内核描述字缓冲区指针和缓冲区的大小、文件偏移及通知的方式，然后立即返回，当内核将数据拷贝到缓冲区后，再通知应用程序。用户可以直接去使用数据。

8. 请说一下socket网络编程中客户端和服务端用到了那些函数

服务器端函数：

（1）socket创建一个套接字

（2）bind绑定ip和port

（3）listen使套接字变为可以被动链接

（4）accept等待客户端的链接

（5）write/read接收发送数据

（6）close关闭连接

客户端函数：

（1）创建一个socket，用函数socket()

（2）bind绑定ip和port

（3）连接服务器，用函数connect()

（4）收发数据，用函数send()和recv()，或read()和write()

（5）close关闭连接

9. 简述静态路由和动态路由

（1）静态路由是由系统管理员设计与构建的路由表规定的路由。适用于网关数量有限的场合，而且网络拓扑结构不经常变化的网络。其缺点是不能动态地使用网络状况的变化，当网络状态变化后必须由网络管理员修改路由表。

（2）动态路由是由路由选择协议而动态构建的，路由协议之间通过交换各自所拥有的路由信息来实时的更新路由表的内容。动态路由可以自动学习网络的拓扑结构，并且更新路由表。其缺点是路由广播更新信息将占据大量的网络带宽。

10. 说说有哪些路由协议，都是怎么更新的

路由可分为静态&动态路由。静态路由由管理员手动维护；动态路由由路由协议自动维护。

路由选择算法的必要步骤：

1）向其它路由器传递路由信息；

2）接收其它路由器的路由信息；

3）根据收到的路由信息计算出到每个目的网络的最优路径，并由此生成路由选择表；

4）根据网络拓扑的变化及时的做出反应，调整路由生成新的路由选择表，同时把拓扑变化以路由 信息的形式向其它路由器宣告。

两种主要算法：距离向量法（Distance Vector Routing）和链路状态算法（Link-State Routing）。

由此可分为距离矢量（如：RIP、IGRP、EIGRP）&链路状态路由协议（如：OSPF、IS-IS）。 路由协议是路由器之间实现路由信息共享的一种机制，它允许路由器之间相互交换和维护各 自的路由表。当一台路由器的路由表由于某种原因发生变化时，它需要及时地将这一变化通 知与之相连接的其他路由器，以保证数据的正确传递。路由协议不承担网络上终端用户之间 的数据传输任务。

1）RIP 路由协议：RIP 协议最初是为 Xerox 网络系统的 Xerox parc 通用协议而设计的，是 Internet 中常用的 路由协议。RIP 采用距离向量算法，即路由器根据距离选择路由，所以也称为距离向量协议。 路由器收集所有可到达目的地的不同路径，并且保存有关到达每个目的地的最少站点数的路 径信息，除到达目的地的最佳路径外，任何其它信息均予以丢弃。同时路由器也把所收集的 路由信息用 RIP 协议通知相邻的其它路由器。这样，正确的路由信息逐渐扩散到了全网。RIP 使用非常广泛，它简单、可靠，便于配置。但是 RIP 只适用于小型的同构网络，因 为它允许的最大站点数为 15，任何超过 15 个站点的目的地均被标记为不可达。而且 RIP 每 隔 30s 一次的路由信息广播也是造成网络的广播风暴的重要原因之一。

2）OSPF 路由协议：0SPF 是一种基于链路状态的路由协议，需要每个路由器向其同一管理域的所有其它路 由器发送链路状态广播信息。在 OSPF 的链路状态广播中包括所有接口信息、所有的量度和 其它一些变量。利用 0SPF 的路由器首先必须收集有关的链路状态信息，并根据一定的算法 计算出到每个节点的最短路径。而基于距离向量的路由协议仅向其邻接路由器发送有关路由 更新信息。与 RIP 不同，OSPF 将一个自治域再划分为区，相应地即有两种类型的路由选择方式： 当源和目的地在同一区时，采用区内路由选择；当源和目的地在不同区时，则采用区间路由 选择。这就大大减少了网络开销，并增加了网络的稳定性。当一个区内的路由器出了故障时 并不影响自治域内其它区路由器的正常工作，这也给网络的管理、维护带来方便。

3）BGP 和 BGP4 路由协议：BGP 是为 TCP／IP 互联网设计的外部网关协议，用于多个自治域之间。它既不是基于纯 粹的链路状态算法，也不是基于纯粹的距离向量算法。它的主要功能是与其它自治域的 BGP 交换网络可达信息。各个自治域可以运行不同的内部网关协议。BGP 更新信息包括网络号／ 自治域路径的成对信息。自治域路径包括到达某个特定网络须经过的自治域串，这些更新信 息通过 TCP 传送出去，以保证传输的可靠性。为了满足 Internet 日益扩大的需要，BGP 还在不断地发展。在最新的 BGP4 中，还可以 将相似路由合并为一条路由。

4）IGRP 和 EIGRP 协议：EIGRP 和早期的 IGRP 协议都是由 Cisco 发明，是基于距离向量算法的动态路由协议。 EIGRP(Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)是增强版的 IGRP 协议。它属于动态内部网 关路由协议，仍然使用矢量－距离算法。但它的实现比 IGRP 已经有很大改进，其收敛特性 和操作效率比 IGRP 有显著的提高。它的收敛特性是基于 DUAL ( Distributed Update Algorithm ) 算法的。DUAL 算法使得路径 在路由计算中根本不可能形成环路。它的收敛时间可以与已存在的其他任何路由协议相匹敌

Enhanced IGRP 与其它路由选择协议之间主要区别包括：收敛宽速（Fast Convergence）、 支持变长子网掩模（Subnet Mask）、局部更新和多网络层协议。执行 Enhanced IGRP 的路由 器存储了所有其相邻路由表，以便于它能快速利用各种选择路径（Alternate Routes）。如果没有合适路径，Enhanced IGRP 查询其邻居以获取所需路径。直到找到合适路径，EnhancedIGRP 查询才会终止，否则一直持续下去。

EIGRP 不作周期性更新。取而代之，当路径度量标准改变时，Enhanced IGRP 只发送局 部更新（Partial Updates）信息。局部更新信息的传输自动受到限制，从而使得只有那些需 要信息的路由器才会更新。基于以上这两种性能，因此 Enhanced IGRP 损耗的带宽比 IGRP 少得多。