本文主要是介绍关于网络(同步、异步、阻塞、非阻塞，select/poll/epoll，rpc/msgqueue，tcpip常见面试题)，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
1、先浅谈同步和异步：
同步和异步关注的是消息通信机制
所谓同步，就是在发出一个”请求或者调用“时，在没有得到结果之前，这个"请求或者调用"就不返回。但是一旦调用返回，那就是肯定得到返回值
所谓异步，"请求或者调用"发出之后，就直接返回了，不会有任何返回值，返回值由被调用者，通过状态、通知、回调函数等等方式来通知调用者
沿用网上众多通俗例子之一：
阻塞调用是指：调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回
非阻塞调用是指：不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程
沿用上面例子：
你打电话问书店老板有没有《分布式系统》这本书：
如果是阻塞式调用，你会一直把自己“挂起”，直到得到这本书有没有的结果，
如果是非阻塞式调用，你不管老板有没有告诉你，你自己先一边去玩了， 当然你也要偶尔过几分钟check一下老板有没有返回结果
将一个socket文件描述符，调用recv
设置为阻塞时间为1秒、或5秒、或无限(-1)：内核发现当前没有数据，等待1秒、5秒、一直等
设置为非阻塞，不管有没有都立即返回。
3、浅谈同步异步与阻塞非阻塞：
阻塞与非阻塞本身，与是否同步异步无关，这是两个事情。但确有影响。
如上例：你的如何等待(阻塞与非阻塞)，跟老板通过什么方式回答你结果(同步或异步)，无关。但你是会等还是不等，怎么选择呢。
1、同步：一定要等到结果，势必会阻塞。不存在所谓“同步非阻塞”
2、异步：不需要立即获取到结果，完全没必要阻塞。不存在所谓"异步阻塞"
4、一个网上的最恰到好处的例子：
小张喜欢喝咖啡，同时养了好多狗；
出场：
1. 小张：相当于我们的客户端进程
2. 小狗大黑：阻塞处理的IO函数
3. 小狗大黄：非阻塞处理的IO函数
4. 小狗大白、大红：异步处理的IO函数
同步阻塞：小张派大黑去看咖啡煮好没，大黑等咖啡煮开了才回来；
伪代码：read(fd, recv, recv_len, -1);
同步非阻塞：小张派大黄去看咖啡煮好没，大黄看了一眼就回来了，过了一会，大黄再去看看咖啡煮好没;
伪代码：
while (1) {
res = read(fd, recv, recv_len, 0);
if (res) {
break;
}
sleep(1);
}
"异步"非阻塞：小张派大白和大红去看咖啡煮好没，大白和大红到了厨房后，大白就回来告诉小张，大红已经到厨房啦；
过了一会咖啡煮好了，大红喊大白，大白再告诉小张；
伪代码：select/poll/epoll的伪代码
此“异步”非文中1中的异步
"异步"阻塞：小张派大白和大红去看咖啡煮好没，大白和大红到了厨房后，一起在那等着；
过了一会咖啡煮好了，大红大白一起回到客厅告诉小张；
其他的情况
结论：
1、只有异步IO不会阻塞线程。但平时用的select、poll、epoll，还是直接的read/write，都是同步IO。
Linux的网络应用基本上不涉及异步IO(AIO未关注)，也就是说数据的最终读写都得是同步的。
2、问题根源是同步阻塞会拉住线程不放，同步非阻塞则显得很低效
5、select、poll、epoll：
select、poll、epoll，事实上更多解决的是很多个网络IO的统一管理问题，即“多路IO复用”的解决方案；
试想如有10个客户端会请求我们的服务器，并假设没有select、poll、epoll这些系统调用，那么必须自己设法形成一种机制，
至少能不断的检查10个socket文件fd，是否处于可读、可写的状态。而select、poll、epoll就是这个机制的实现。
select的方式：
1、应用程序阻塞的调用select，将服务器监听的端口、全部已创建tcp连接的客户端的端口，即fd_set大集合，通过select系统调用，复制给内核；
2、内核遍历这些端口，找到在协议栈里是活跃的fd们。方式为，置位，细节见fd_set数据结构；
3、内核回复给应用程序fd_set大集合，select遍历fd_set大集合，处理可能发生了的listen、recv事件
缺点：
1、fd_set大集合的传递：用户态和内核态的复制，慢
2、内核需要遍历全部fd_set大集合的每一个fd，用这种方式判断哪些fd是就绪的，慢
3、因为上面1和2都慢，再加上阻塞的select调用，导致应用程序线程也慢，慢
poll的方式：
除以下，与select基本相同。
1、解除了select的最大连接数仅为1024的限制；
2、增加了水平触发机制，即内核回复了某fd的就绪事件，如应用程序未处理，下次还会报。这相当于epoll的边沿处理
epoll的方式：
1、epoll_create：为应用程序，mmap映射一个内存区域，在该内核创建一个"节点"：并在该"节点"：
1.1、创建红黑树用于存储接下来epoll_ctl系统调用传来的socket fd；
1.2、建立一个双向链表，用于存储准备就绪的事件
1.3、返回给应用程序一个fd，作为这个"节点"标识
2、epoll_ctl：2.1、把需要listen(也包括后面需要接收的)的socket fd，放到epoll文件系统里file对象对应的红黑树上
2.2、内核中断处理程序会注册一个回调函数，当这个句柄的中断到了，就把它放到准备就绪该"节点"的双向链表里
3、epoll_wait：阻塞的系统调用，和select、poll一样的，自己设置阻塞超时时间。
3.1、观察"节点"的双向链表里有没有数据。有数据就返回，没有数据就sleep；
3.2、超时时间到，发现还没数据，返回。
3.3、超时时间到之前，发现有数据，返回有数据的socket fd们。然后依旧是同步的accept、read这些socket fd。并不是"自动"accept、read的。
优点(核心把握1和2)：
1、不再每次复制和接收回传全部的fd_set大集合，改为：1.1、需要加入一个新的待listen、recv的socket fd时，通过epoll_ctl通知下内核，从此以后不必再次通知；
1.2、如果epoll_wait发现有数据，仅返回有数据的socket fd，而不是全部fd_set从内核再传回来再慢慢判断
2、内核也不再遍历全部的fd并挨个判断是否就绪，而是依靠回调函数，在socket fd在内核协议栈就绪时，调用回调函数将socket fd事件放入双向链表。这个是epoll总被认为是“异步”的最大原因。
3、epoll加入了边沿触发，即就绪的socket fd被返回给过应用程序后，不论应用程序是否处理，不会再多通知
4、mmap，即内存映射一个内存区域，用户态到内核态的数据复制速度大幅加快
6、总结 那么nginx、libevent之类，他们其实也都是使用epoll，为什么说它们是异步的呢，异步机制体现在哪里呢？
答：它们是在更高层次，体现事件的异步处理性。简单说，由epoll引领read、write的这一套数据收发机制，相当于，对于事件级别的，异步。或者说，nginx、libevent的网络事件的定义及处理，是异步，底层的数据收发，依然是同步。真正的底层数据的异步，像Linux应该是AIO之类的东西。
7、rpc与消息队列：
现实互联网业务开发中，随着各种牛逼东西的诞生，似乎越来越不太多关注epoll、select、poll、accept、read、write了，更多的似乎是“更大的架构”的开发，哈哈哈， 但原理一定要懂的，必须要透彻，否则，libevent、libev、nginx、rpc、kafka。。。。。就会遇到坑再懂了。
1、希望同步得到结果的场合、使用方式模拟本地调用，RPC最合适，RPC不要做所谓异步的事情；
2、如果是一个生产者消费者的业务场景，那就不适合RPC了更适合消息队列，因为这样会限制生产者的生产的速度；
按理说rpc和消息队列没有直接关联，但实际互联网业务开发中，分别代表着同步和异步的业务处理方式，所以在这里放一起描述。
rpc更多是一种基于业务间通讯方式的演变的业务思路。消息队列在互联网业务中的功能如同是一级级的大坝，最大作用就是缓冲，具体到业务，就演变成了：按业务解耦、削波峰、均分流量等等的功能。
8、tcpip：
针对互联网偏业务、工程架构，略掉估计不会考或者平时用的太少的知识(7层协议、4层协议基本知识应该已会，不会自己看，如果有公司问什么太细节的东西说明进去也没什么意思)，只看如下方面，往往和日常工作有点关系：
8.1、握手与挥手：
握手：1、客户端发送一个带SYN标志的TCP报文到服务器；
2、服务器端回应客户端，同时带ACK标志和SYN标志。表示对刚才客户端SYN报文的回应；同时询问客户端是否准备好进行数据通讯
3、客户再次回应服务段一个ACK报文
挥手：由于TCP连接是全双工的，因此每个方向都必须单独进行关闭，也就是，当一方完成它的数据发送任务后，就能发送一个FIN来终止这个方向的连接
1、客户端发送一个FIN，用来关闭客户到服务器的数据传送
2、服务器收到这个FIN，它发回一个ACK，确认序号为收到的序号加1，至此客户端无法再发送
3、服务器关闭客户端的连接，发送一个FIN给客户端
4、客户段发回ACK报文确认，并将确认序号设置为收到序号加1，至此服务端也无法再发送
8.2、socket的各个状态：
核心是time_wait和close_wait，有时出问题通过查看是否这两个状态特别多进而差代码是否有问题
1、CLOSED：初始状态
2、LISTEN：服务端监听时状态
3、SYN_RCVD：任何一端接收到SYN
4、SYN_SENT：任何一端发送SYN之后
5、ESTABLISHED：tcp连接创建成功
6、FIN_WAIT_1：当前是ESTABLISHED时，某端主动关闭连接(close)，向对方发送FIN之后
7、FIN_WAIT_2：在6的基础上，收到了对端的ACK后
8、TIME_WAIT：在7的基础上，等待2MSL时间的状态。正常情况下下一个状态是回到CLOSED
等待2MSL时间是因为，在6的基础上，某端发送的ACK，对端未收到，此时对端还会重发FIN；
这个2MSL时间就是包容这种未收到的情况，直到让它收到为止。一般为几分钟。
对于一个处理大量短连接的服务器，如果是由服务器主动关闭客户端的连接(非常不推荐服务端主动关闭，应该是客户端主动关闭)，
将导致服务器端存在大量的处于TIME_WAIT状态的socket，
甚至比处于Established状态下的socket多的多，严重影响服务器的处理能力，甚至耗尽可用的socket，挂了。
解决方法为：1、服务端避免主动发起关闭；2、设置操作系统，缩短这个时间。
另外，要开启端口复用，即，如果端口忙，但TCP状态位于TIME_WAIT ，那么可以重用端口，否则重用时返回“正在被使用”
9、CLOSING：基本不用管。这个状态是双方同时发送FIN时的情况极罕见。
10、CLOSE_WAIT：在收到对方的FIN且发送ACK后，等待本方应用程序也调用close时的状态，本方应用程序未调用close之前，本方处于此状态
这就是为什么挥手要4次，因为本端可能还得继续发送呢，tcp是双向的，所以得等着本方应用程序也close，不能说对方不发了，本方也跟着结束了
服务端应用程序不要忘记执行close()，否则无法由CLOSE_WAIT到LAST_ACK，导致服务端里边大量CLOSE_WAIT
11、LAST_ACK：在10的基础上，本方应用程序调用close了，等待对方的ACK，期间处于此状态
9、长短连接和连接池
总得连接着的东西用长连接，比如数据库；如果预知是哪些客户端，服务端改用连接池
像一下一下的，典型如网站里普通的各种业务http接口，短连接
这篇关于关于网络(同步、异步、阻塞、非阻塞，select/poll/epoll，rpc/msgqueue，tcpip常见面试题)的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
