子非鱼的技术博客

GDB使用手册

编译时加上-g选项

我的疑问

1. header中防御式声明的目的

• 防止两个头文件相互include时的循环include
• 防止cpp在include不同头文件时可能产生的重复定义

2. inline

将函数声明为inline可以避免函数调用的开销，空间换时间

常规的函数调用需要用到栈，需要返回地址和参数压栈，但通过inline展开后就为普通的顺序执行

与define的区别：

• define无类型检查，inline有
• define编写时运算符的优先级较难处理
• define在预处理时展开，inline由编译器实现展开

2. const

const对象的值创建后值不能再改变，所以必须初始化

第三章 内存管理

程序重定位

在编译形成可执行程序时，用到的地址都是从0开始的相对地址，也被称为逻辑地址。但被加载到内存后可能使用任意一块空闲地址，所以需要将逻辑地址转化成内存中实际的物理地址，即重定位。

有以下几种解决方法：

1. 编译时重定位：需要在编译时确定哪块内存空间空闲，且在装入前不允许使用（用于执行固定任务的计算机系统，如嵌入式系统）

2. 载入时重定位：在程序载入时，根据初始内存地址修改程序里的逻辑地址，但如果进程阻塞换出内存后换入时的地址不一定是之前的地址，造成错误

3. 运行时重定位（PC机使用）：在指令执行时才将逻辑地址转化为物理地址，取出指令—修改地址（存储管理部件MMU计算）—执行指令

   基地址存在PCB中，在内存基地址修改时更新，在执行时加载到寄存器中使MMU修改地址

   

分段

程序由若干段组成，每段都有各自的用途

• 代码段：程序指令形成的段，只读
• 数据段：存放程序使用的数据，可读可写
• 栈：实现函数调用，通常只能向下（低地址）增长
• 函数库：include的函数库，可有可无

由于各个段有不同的语义及限制操作，所以需要进行区分。

进程

运行中的程序（区别于未运行的静态程序），需要有数据结构保存当前运行的信息（PCB），便于切换不同进程

进程的状态

进程的切换

操作系统切换进程（宏观）

例子为进程运行到磁盘读写操作后与其他进程的切换

操作系统切换进程的PCB（微观）

概述和传输层服务

可靠的、保序的传输：TCP

• 多路复用，解复用
• 拥塞控制
• 流量控制（防止接收方缓存区满造成的分组丢失）
• 建立连接

不可靠、不保序的传输：UDP

• 多路复用，解复用
• 没有为尽力而为的IP服务添加更多的其他服务

都不提供的服务：

• 延时保证
• 带宽保证

可靠数据传输原理

RDT协议（递进关系）

1. rdt1.0：不提供反馈信息（假设所有数据包都正确从发送端传送到接收端）

2. rdt2.0：停止等待协议，引入差错检验，接收方反馈，重传机制。接收方在检验后向发送方返回ACK（正确）/NCK（错误），这里的重传是对于NCK的重传，没有考虑对于丢失处理的超时重传（假设所有反馈消息都能正确送到发送端，没有消息分组的丢弃）

3. rdt2.1：ACK/NCK对于接受到的消息编号，由于为停止等待协议，发送方若未收到消息的确认则不发下个消息，所以只需要一个位表示序号0/1

4. rdt2.2：通过对于上个消息序号的确认替代对于本次消息的NCK（基于rdt2.1的小升级）

5. rdt3.0：引入超时重传机制，可能在接收端会出现冗余分组，但rdt2.2已可以应对（应对消息分组的丢失，但由于为停止等待，网络利用率很低）

UDP编程

UdpClient

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from socket import *
serverName = "hostname"
severPort = 12000
clientSocket = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) # ipv4,udp
message = "Hello World"
clientSocket.sendto(message.encode(),(serverName,severPort))
modifiedMessage,serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048)
print(modifiedMessage.decode)
clientSocket.close()

Udpserver

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from socket import *
serverPort = 12000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)  # ipv4,udp
serverSocket.bind(('', serverPort))
print("The server is ready to receive")
while True:
    message, clientAddress = serverSocket.recvfrom(2048)
    modifiedMssage = message.decode().upper()
    serverSocket.sendto(modifiedMssage.encode(), clientAddress)

TCP编程

TcpClient

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from socket import *
serverName = "servername"
serverPort = 12000
clientSocket = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) #ipv4,tcp
clientSocket.connect((serverName,serverPort))
sentence = "Hello World"
clientSocket.send(sentence.encode()) # tcp three-way handshake to welcomesocket
modifiedSentence = clientSocket.recv(1024)
clientSocket.close()

应用层协议原理

传输层向应用层提供的服务为socket API

socket

简化本主机应用层向传输层发送的非有效信息，通过socket代表一组信息

TCP socket包含源IP，源端口，目标IP，目标端口，连接状态

UDP socket包含源IP，源端口

但是传输报文时必须提供对方IP，port。接收报文时传输层需要上传对方的IP，port

Web和HTTP

http为无状态协议，状态通过cookies实现

基础概念

网络：由节点和边组成的结构

计算机网络：由主机节点（主机）和数据交换结点（数据的转发，如路由器交换机）构成的网络，边称为数据链路。

还可分为网络边缘（主机），网络核心（数据交换），接入（连接网络边缘和网络核心）

P2P（peer）：分布式处理，客户端也可以是服务端

吞吐量：在源主机和目标主机之间的有效传输速率

网络核心

电路交换：独享资源，保证性能（计算机之间的通信有突发性，使用该方法则浪费的片较多）

分组交换：不独占资源，数据分组，存储转发（存在排队延迟和丢失，维护队列，超过长度则丢弃分组）

网络资源（如带宽）分成片：时分，频分，波分，码分

传输层：进程到进程

网络层：端到端（end to end），网络设备到网络设备

数据链路层：点到点（point to point）

物理层：数字信号与物理信号的转换

状态转移和复制状态机

状态转移（State Transfer）：Primary将自己的完整状态（例如内存中的内容），拷贝发给Backup

复制状态机（Replicated State Machine）：将来自客户端的操作或其他外部事件，从Primary传到Backup。由于外部操作比服务的状态要小得多，所以大多采用该方法，缺点是同步会比较复杂

架构

主虚拟机(Primary VM)简称为主机，Backup VM 简称为备机。

VMware FT 需要两台物理服务器，主机与备机保持同步，虚拟机的虚拟磁盘在共享存储上。

所有的输入(如网络、鼠标、键盘等)都会输入到主机，然后通过 Logging channel 转发到备机，对于非确定性的操作，还将发送额外的信息，确保备机以确定性的方式执行这些操作。

两台虚拟机都会执行输入操作，但只有主机的输出会返回客户端，备机的输出会被管理程序丢弃。

非确定性事件