[[440246]]

本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號「開發(fā)內(nèi)功修煉」，作者張彥飛allen。轉(zhuǎn)載本文請聯(lián)系開發(fā)內(nèi)功修煉公眾號。

大家好，我是飛哥!在互聯(lián)網(wǎng)時代里，我覺得網(wǎng)絡是最重要的一門技術(shù)了。但是我覺得從國內(nèi)計算機系的學生，到已經(jīng)工作了的工程師，在網(wǎng)絡的學習上整體存在兩個問題。

第一個是對實踐的重視程度不夠。這個問題在大學計算機課程中尤為突出。但這也不只是在學生群體中存在，很多工作了的工程師也是。在學習一個新技術(shù)的時候止步于眼睛看完就拉到，不想著去動手寫一寫，做測試跑一跑驗證一下。

第二是對實現(xiàn)的重視程度不夠。大部分的人都愿意把精力放在自己代碼能波及的范圍內(nèi)。盲目相信工程中的黑盒依賴，把底層當成黑盒來使用，不愿意花功夫去了解一點底層實現(xiàn)，這是對于成長非常不利的。拿汽車來舉例，我們工程師更應該是知曉汽車各項參數(shù)的優(yōu)秀賽車手，而不是靠車謀生的出租司機。

今天我就這兩點我就結(jié)合咱們內(nèi)功修煉技術(shù)文章的創(chuàng)作過程，來分別展開了和大家聊聊~

一、對實踐的重視程度不夠

對于大部分應用場景來說，計算機科學與技術(shù)這個專業(yè)在技術(shù)的占比是遠遠要高于科學占比的，也就是說它的技術(shù)屬性更多。對于一門技術(shù)來講，動手就是非常非常重要的。

而我們國內(nèi)的教學模式太過于偏重理論了，所以很多人都會覺得網(wǎng)絡技術(shù)這門課太抽象了。這不是學生的問題，而是教育方法的缺陷。你應該也沒聽說過有哪門技術(shù)是光看書就能看會的。

根據(jù)美國學者艾德加·戴爾1946年發(fā)現(xiàn)的金字塔學習理論，見下圖。傳統(tǒng)的理論性的學習如聽講和閱讀對知識的吸收率只有 10% 左右，而動手實踐對知識的吸收率能達到 75% 以上。從效率上來講，通過實踐的方式進行學習的效率對理論學習的 7 -8 倍。

我覺得正確的學習方法應該是邊學理論邊動手實踐。動手包括兩類方法，一類是用一些命令行工具進行觀測，另外一類就是寫程序驗證。

如果你是一位計算機系學生，我建議首先要準備一臺 Linux 電腦(工程師就不用說了，應該大部分都用上 Linux 了)。在 Linux 下有很多成熟的網(wǎng)絡相關(guān)的工具可供你使用。現(xiàn)在國內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)公司的服務器基本上也都是 Linux。而且用 Linux 有個好處就是源碼是公開的。實在遇到不懂的問題，可以更容易地搜答案。這點比 Windows 強太多了。

對于第一類動手觀測法，我的建議是你學到某一層的時候，就找到一些相關(guān)的工具來做幾個實驗。比如你可以啟動一個 Nginx(或者干脆自己寫一個 Server)，用 curl 等工具發(fā)起 TCP 連接建立請求。這時候用 tcpdump 動手進行抓包，看看每次握手的時候，包體究竟是長什么樣的。有資深工作經(jīng)驗的同學可以試試 systemtab、perf 等高級工具。

我把 linux 下的各種網(wǎng)絡工具簡單整理了一下，各位有需要可以把這張圖保存下來。

值得多提一下的是 systemtab 這個工具，他能夠跟蹤內(nèi)核中的函數(shù)并打印一些調(diào)試信息?？梢垣@取內(nèi)核函數(shù)里的變量值，也可以打印調(diào)用堆棧。不過需要安裝對應版本的內(nèi)核調(diào)試包。

另外一個工具就是 perf，它可以統(tǒng)計和跟蹤內(nèi)核活動。通過 perf list 可以查看當前系統(tǒng)支持的所有性能事件、檢查點。

第二類方法就是動手編程。對于學生來說，剛開始可以從一些簡單的開始，比如就寫個 tcp server， tcp client 讓他們相互連接然后傳輸一些簡單的數(shù)據(jù)。然后可以開始練一些更為復雜一點的。比如寫一套 FTP Server 和 Client， 讓它們之間能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的文件下載。或者寫一個 Web Server，支持通過瀏覽器來下載 Web Server 上的靜態(tài)文件。

或者參考 Libevent、Redis、Sogou WorkFlow 等項目包封裝一個簡單的網(wǎng)絡庫出來。再比如說模擬 tcpdump 來寫一個抓包工具。(可以參考我的這篇文章，里面提供了一個簡單的 demo)。

對于工程師來說也是一樣。新學到一個的技術(shù)方案的時候，要盡量多動手去測試一下，驗證驗證。比如對于零拷貝來說，如果不使用零拷貝的話，單純的使用 read 文件 + write 發(fā)送的方式和直接使用 sendfile 的方法比起來性能大概是差多少，能不能得出一些真實數(shù)據(jù)上的結(jié)論。

比如使用裸 epoll 的 QPS 數(shù)據(jù)最高能到多少， Golang 中的 net 包對 epoll 使用協(xié)程封裝一次后能達到多少，完全不使用 epoll 的同步阻塞網(wǎng)絡 IO 性能數(shù)據(jù)幾何。

如果你經(jīng)過實踐測試驗證之后，你對性能的理解會得到質(zhì)的提升。對于我個人來講，我也是一直通過理論 + 實踐的方法來對知識進行學習的，效果真的不錯。

比如我在網(wǎng)絡中，我想弄懂一條空的 TCP 連接消耗多大的內(nèi)存。我自己在工作之余抽了好長時間去翻內(nèi)核源碼，然后動手做實驗。當實驗完成的時候，我對 TCP 連接的內(nèi)存開銷的理解就非常的深了。

漫畫 | 花了七天時間測試，我徹底搞明白了 TCP 的這些內(nèi)存開銷!

我一直想弄清楚一臺服務器在實際中最大能支撐多少條 TCP 連接，我也是通過動手實驗的方法來學習的，當時我前前后后至少花了半個多月。參見：

漫畫 | 一臺Linux服務器最多能支撐多少個TCP連接

漫畫 | 理解了TCP連接的實現(xiàn)以后，客戶端的并發(fā)也爆發(fā)了!

如果你也想玩玩，直接用我這篇文章里提供的源碼就好。

百看不如一練，動手測試單機百萬連接的保姆級教程!

在比如在內(nèi)存和硬盤的性能上，我也是通過理論 + 實測的方法來深度理解的。

機械硬盤隨機IO慢的超乎你的想象

實際測試內(nèi)存在順序IO和隨機IO時的訪問延時差異

如果你能能堅持通過動手加實踐的方法來學習，相信你的技術(shù)水平一定會遠遠超過其他的同學。

二、對實現(xiàn)的重視程度不夠

翻開任何一本計算機網(wǎng)絡相關(guān)的教材大部分都是在講協(xié)議(首先聲明一下，我不反對理解這些基礎的協(xié)議是挺重要的)，那么協(xié)議具體是咋實現(xiàn)的，講這些的貌似很少。

我們的日常開發(fā)都是基于操作系統(tǒng)在協(xié)議的實現(xiàn)基礎上來進行工作的。對實現(xiàn)理解不到位會導致很多線上問題或者是性能優(yōu)化都無從下手。雖然市場上也有一些內(nèi)核實現(xiàn)相關(guān)的資料，但是又太難啃不動。

比如大家都知道服務器先 listen 一下，然后才能 accpet 接收連接請求。但是，到底為啥要先 listen ，似乎沒有人和我們說過。不理解這個的話，就對全連接隊列半連接隊列理解不深，遇到問題就不好處理。

再比如說，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)大部分都是通過 TCP 連接來工作的，那么一臺機器最多能撐多少個 TCP 連接?按道理說，整個業(yè)界都在講高并發(fā)，這應該算是很入門的一個問題了。但當年我產(chǎn)生這個疑問的時候，卻在 Google 上搜了個遍也沒找到令我滿意的答案。

再比如一個網(wǎng)絡包是如何從網(wǎng)卡到達你的進程里的? 這個問題表面上看起來簡單，但事實上很多性能優(yōu)化方案都和這個接收過程有關(guān)，能不能深度理解這個過程決定了你在網(wǎng)絡性能上有多少的優(yōu)化措施可用。例如多隊列網(wǎng)卡的優(yōu)化方案是在硬中斷這一步開始將工作分散在多個 CPU 核上，進而提升性能的。我?guī)啄昵跋氚堰@個問題徹底搞搞清楚，搜遍了互聯(lián)網(wǎng)，翻遍了各種經(jīng)典書都沒能找到想要的答案。

還比如為啥 TCP 握手耗時過長，一條 TCP 連接會消耗多大的內(nèi)存。同步阻塞網(wǎng)絡 IO 為啥就性能慢了，為啥 epoll 用上了以后就要性能高很多。這些和工程實踐相關(guān)的問題光知道網(wǎng)絡協(xié)議理論是任何用都沒有的，都是應該建立在對網(wǎng)絡實現(xiàn)的深刻理解上才能更好地應對。

針對這個問題，我在實現(xiàn)層面把網(wǎng)絡都扒了一遍，成果都通過咱們開發(fā)內(nèi)功修煉公眾號發(fā)表。

例如，為什么服務端程序都需要先 listen 一下?事實上是因為服務器在接收客戶端連接之前，提前準備了半連接和全連接兩個隊列。一個用于保存第一次握手請求，另一個用于保存第三次握手?？蛻舳四厥窃? connect 發(fā)起前，在內(nèi)核里選擇好端口號的。