Android面试题 之 网络通信基础面试题

简介: 序列化对比:Serializable码流大、性能低;XML人机可读但复杂;JSON轻量、兼容性好但空间消耗大;ProtoBuff高效紧凑。支持大量长连接涉及系统限制调整、缓冲区优化。select/poll/epoll是IO多路复用,epoll在高连接数下性能更优且支持边缘触发。水平触发持续通知数据,边缘触发仅通知新数据。直接内存减少一次拷贝,零拷贝技术如sendfile和MMAP提升效率。关注公众号"AntDream"了解更多技术细节。

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序列化

判断标准
  • 序列化后的码流大小
  • 性能
  • 跨语言
Serializable方式
  • 码流偏大
  • 性能较低
XML方式
  • 人机可读性好
  • 文件格式复杂、占带宽
JSON
  • 轻量级、兼容性好、格式简单,人机可读性较好
  • 可读性没有XML好,额外空间消耗比较大
ProtoBuff

如何让单机的应用程序支持几十万至百万级别的长连接?

  • 首先要突破系统对应用进程的线程数限制:ulimit -n 1000000
  • 还要突破软限制和硬限制:cat /etc/security/limits.conf;改完以后还要该so,让系统重新加载这个文件
  • 操作系统的限制,所有进程的文件连接数的限制
  • socket通信时,每个socket都有2个缓冲区,一般是4K*2,连接数过大,内存就会很高,就需要把这个缓冲区调小一点:SO_SNDBUF;SO_RCVBUF

select、poll、epoll的区别?

  • 都是操作系统实现的IO多路复用的机制
  • select是操作系统都支持的,poll和epoll主要是在类UNiX的操作系统中支持
  • 支持一个进程所能打开的连接数限制不一样:selector是1024个(64位上面可以变成2048);poll和select没有太大区别,不过连接上select是用数组来维护,poll是链表维护,最大连接数上poll是没限制的;epoll没有什么限制,只受限于机器内存的大小
  • 连接数激增时的效率不同:当连接数上升到几十万百万的时候,select和poll性能会急剧下降,而epoll跟总连接数没有关系,只能活跃的连接有关,性能基本不变
  • 消息的传递方式:select和poll在每次消息调用中都需要将很多数据从用户空间拷贝到内核空间;epoll不需要(共享一块内存)
  • 怎么选择?:连接数比较少又比较活跃的时候,select和poll可能性能更好
  • select、poll只支持水平触发,epoll默认是水平触发,也支持边缘触发

水平触发(LT)和边缘触发(ET)?

水平触发:socket的接收缓冲区里有数据来了,只要缓冲里有数据,select、poll或者epoll就都会一直收到通知

边缘触发:只有在有新数据到达socket的缓冲区时才会触发

直接内存比堆内存快在哪里?

直接内存避免了二次拷贝,如果buffer在堆上,就需要先从堆拷贝到应用进程缓冲区,再从应用进程缓冲区拷贝到内核套接字缓冲区,再发送到网络,直接内存少了从堆拷贝到应用进程的这一步。

数据从应用进程缓冲区拷贝到套接字发送缓冲区时,内存是不允许发生变化的,不能失效的

什么是零拷贝

指计算机执行操作时,CPU不需要先将数据从某处内存复制到另一个特定区域。

DMA:direct memory access,用于接收CPU的指令负责去IO拷贝。会把文件数据拷贝到内核缓冲区,再拷贝到用户空间

零拷贝技术可以减少数据拷贝和共享总线操作的次数,消除传输数据在存储器之间不必要的中间拷贝次数,从而提高数据传输效率

传统数据传送过程

磁盘 -->DMA拷贝到内核文件读取缓冲区 -->CPU拷贝到应用进程缓冲区 --> CPU拷贝到套接字发送缓冲区(应用进程到内核进程) --> DMA拷贝到网络设备(网卡)

4次拷贝,4次上下文切换

内存映射:MMAP

把文件映射到应用进程的某段内存区域里面,减少CPU拷贝到应用进程的步骤

Linux之sendfile

DMA将文件拷贝到文件读取缓冲区后,直接进行CPU拷贝到套接字发送缓冲区,都在内核空间中,省去了从应用进程周转的拷贝

3(2)次拷贝2次上下文切换

Linux之slice

在上面的基础上,文件缓冲区和套接字缓冲区之间用了管道机制PIPE,管道实际上就是共用了一段内存

2次拷贝,2次上下文切换

Java JDK里面的零拷贝主要是MMAP和sendfile,sendfile比如FileChannel的transferFrom


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