2020-10-12 金山云一面

1.如何使用UDP实现TCP？

udp与tcp的区别

TCP（TransmissionControl Protocol 传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。
使用超时重传、数据确认、滑动窗口等方式确保数据包被正确地发送至目的端
UDP是(User Datagram Protocol 用户数据报协议)，一种无连接的、不可靠的、基于数据报的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务。
可靠性由上层应用实现，所以要实现udp可靠性传输，必须通过应用层来实现和控制

设计方法
3. 添加seq/ack机制，确保数据发送到对端
4. 添加发送和接收缓冲区，主要是用户超时重传
5. 添加超时重传机制

详细说明：

发送端发送数据时，生成一个随机seq=x，然后每一片按照数据大小分配seq。
数据到达接收端后接收端放入缓存，并发送一个ack=x的包，表示对方已经收到了数据。发送端收到了ack包后，删除缓冲区对应的数据。
时间到后，定时任务检查是否需要重传数据。

2.HTTP3介绍？

HTTP/2的问题

在底层使用了TCP的情况下，TCP的慢启动；拥塞窗口尺寸设置不合理导致的性能急剧下降的问题没有得到解决。基因如此，无法改变。
HTTP 2多路复用只是减少了连接数，队头阻塞的问题并没有得到完全解决。如果TCP丢包率超过2%，HTTP/2表现将不如HTTP1.1。因为HTTP1 是分开使用的TCP连接。

HTTP 3
HTTP 3是在QUIC基础上发展出来的。底层使用UDP进行数据传输，但上层仍然使用HTTP/2。HTTP2与UDP之前存在一个QUIC层，TLS加密过程在此层处理。QUICK存在两个版本，早期Google打头阵的QUIC称之为gQUIC，IETF标准化后称之为IQUIC。
在这里插入图片描述
HTTP3特点:

QUIC 新功能
1. 0-RTT
通过使用类似 TCP 快速打开的技术，缓存当前会话的上下文，在下次恢复会话的时候，只需要将之前的缓存传递给服务端验证通过就可以进行传输了。0RTT 建连可以说是 QUIC 相比 HTTP2 最大的性能优势。那什么是 0RTT 建连呢？

这里面有两层含义:

传输层 0RTT 就能建立连接。
加密层 0RTT 就能建立加密连接。

2. 多路复用
虽然 HTTP/2 支持了多路复用，但是 TCP 协议终究是没有这个功能的。QUIC 原生就实现了这个功能，并且传输的单个数据流可以保证有序交付且不会影响其他的数据流，这样的技术就解决了之前 TCP 存在的问题。

同 HTTP2.0 一样，同一条 QUIC 连接上可以创建多个 stream，来发送多个 HTTP 请求，但是，QUIC 是基于 UDP 的，一个连接上的多个 stream 之间没有依赖。比如下图中 stream2 丢了一个 UDP 包，不会影响后面跟着 Stream3 和 Stream4，不存在 TCP 队头阻塞。虽然 stream2 的那个包需要重新传，但是 stream3、stream4 的包无需等待，就可以发给用户。

另外 QUIC 在移动端的表现也会比 TCP 好。因为 TCP 是基于 IP 和端口去识别连接的，这种方式在多变的移动端网络环境下是很脆弱的。但是 QUIC 是通过 ID 的方式去识别一个连接，不管你网络环境如何变化，只要 ID 不变，就能迅速重连上。

3. 加密认证的报文
TCP 协议头部没有经过任何加密和认证，所以在传输过程中很容易被中间网络设备篡改，注入和窃听。比如修改序列号、滑动窗口。这些行为有可能是出于性能优化，也有可能是主动攻击。

但是 QUIC 的 packet 可以说是武装到了牙齿。除了个别报文比如 PUBLIC_RESET 和 CHLO，所有报文头部都是经过认证的，报文 Body 都是经过加密的。

这样只要对 QUIC 报文任何修改，接收端都能够及时发现，有效地降低了安全风险。

4.向前纠错机制
QUIC 协议有一个非常独特的特性，称为向前纠错 (Forward Error Correction，FEC)，每个数据包除了它本身的内容之外，还包括了部分其他数据包的数据，因此少量的丢包可以通过其他包的冗余数据直接组装而无需重传。向前纠错牺牲了每个数据包可以发送数据的上限，但是减少了因为丢包导致的数据重传，因为数据重传将会消耗更多的时间(包括确认数据包丢失、请求重传、等待新数据包等步骤的时间消耗)

假如说这次我要发送三个包，那么协议会算出这三个包的异或值并单独发出一个校验包，也就是总共发出了四个包。当出现其中的非校验包丢包的情况时，可以通过另外三个包计算出丢失的数据包的内容。当然这种技术只能使用在丢失一个包的情况下，如果出现丢失多个包就不能使用纠错机制了，只能使用重传的方式了。

一文读懂 HTTP/2 及 HTTP/3 特性

3.HTTP协议在TCP之上做了什么？

HTTP工作原理
HTTP协议定义Web客户端如何从Web服务器请求Web页面，以及服务器如何把Web页面传送给客户端。HTTP协议采用了请求/响应模型。客户端向服务器发送一个请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器以一个状态行作为响应，响应的内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

以下是 HTTP 请求/响应的步骤：

客户端连接到Web服务器
一个HTTP客户端，通常是浏览器，与Web服务器的HTTP端口（默认为80）建立一个TCP套接字连接。例如，http://www.luffycity.com。
发送HTTP请求
通过TCP套接字，客户端向Web服务器发送一个文本的请求报文，一个请求报文由请求行、请求头部、空行和请求数据4部分组成。
服务器接受请求并返回HTTP响应
Web服务器解析请求，定位请求资源。服务器将资源复本写到TCP套接字，由客户端读取。一个响应由状态行、响应头部、空行和响应数据4部分组成。
释放连接TCP连接
若connection 模式为close，则服务器主动关闭TCP连接，客户端被动关闭连接，释放TCP连接;若connection 模式为keepalive，则该连接会保持一段时间，在该时间内可以继续接收请求;
客户端浏览器解析HTML内容
客户端浏览器首先解析状态行，查看表明请求是否成功的状态代码。然后解析每一个响应头，响应头告知以下为若干字节的HTML文档和文档的字符集。客户端浏览器读取响应数据HTML，根据HTML的语法对其进行格式化，并在浏览器窗口中显示。

例如：在浏览器地址栏键入URL，按下回车之后会经历以下流程：

浏览器向 DNS 服务器请求解析该 URL 中的域名所对应的 IP 地址;
解析出 IP 地址后，根据该 IP 地址和默认端口 80，和服务器建立TCP连接;
浏览器发出读取文件(URL 中域名后面部分对应的文件)的HTTP 请求，该请求报文作为 TCP 三次握手的第三个报文的数据发送给服务器;
服务器对浏览器请求作出响应，并把对应的 html 文本发送给浏览器;
释放 TCP连接;
浏览器将该 html 文本并显示内容;

4.现有拥塞控制的缺陷？如何解决？能否建理论模型？

公平性

公平性是在发生拥塞时各源端（或同一源端建立的不同TCP连接或UDP数据报）能公平地共享同一网络资源（如带宽、缓存等）。处于相同级别的源端应该得到相同数量的网络资源。产生公平性的根本原因在于拥塞发生必然导致数据包丢失，而数据包丢失会导致各数据流之间为争抢有限的网络资源发生竞争，争抢能力弱的数据流将受到更多损害。因此，没有拥塞，也就没有公平性问题。

TCP层上的公平性问题表现在两方面：

(1) 面向连接的TCP和无连接的UDP在拥塞发生时对拥塞指示的不同反应和处理，导致对网络资源的不公平使用问题。
在拥塞发生时，有拥塞控制反应机制的TCP数据流会按拥塞控制步骤进入拥塞避免阶段，从而主动减小发送入网络的数据量。但对无连接的数据报UDP，由于没有端到端的拥塞控制机制，即使网络发出了拥塞指示（如数据包丢失、收到重复ACK等），UDP也不会像TCP那样减少向网络发送的数据量。结果遵守拥塞控制的TCP数据流得到的网络资源越来越少，没有拥塞控制的UDP则会得到越来越多的网络资源，这就导致了网络资源在各源端分配的严重不公平。

网络资源分配的不公平反过来会加重拥塞，甚至可能导致拥塞崩溃。因此如何判断在拥塞发生时各个数据流是否严格遵守TCP拥塞控制，以及如何“惩罚”不遵守拥塞控制协议的行为，成了目前研究拥塞控制的一个热点。在传输层解决拥塞控制的公平性问题的根本方法是全面使用端到端的拥塞控制机制。

(2) 一些TCP连接之间也存在公平性问题。
产生问题的原因在于一些TCP在拥塞前使用了大窗口尺寸，或者它们的RTT较小，或者数据包比其他TCP大，这样它们也会多占带宽。

5.golang的内存管理？

6.C++的内存管理？

栈又叫堆栈，存放非静态局部变量、函数参数和返回值等等，栈是向下增长的。处理器的指令集中、效率高，但是分配内存的容量有限。（函数执行结束后这些存储单元自动释放）
内存映射段是高效的IO映射方式，用于装载一个共享的动态内存库。用户可使用系统接口创建共享共享内存，做进程间通信。
堆用于程序运行时动态内存分配，堆是向上增长的。（一般由人为分配释放，若没有人为释放则程序结束时可能由OS回收。）
数据段存储全局数据、静态数据。（程序结束后由系统自动释放）
代码段存储可执行的代码、只读常量。

注意：
栈区向下生长，先开辟的空间地址大于后开辟的空间地址。（int a = 10，int b = 20，&a>&b）
堆区向上生长，但是不保证后开辟的空间地址大于先开辟的空间地址，因为堆区存在人为的空间释放。

C语言提供了动态内存函数来进行内存的动态开辟工作：malloc、calloc、realloc、free

C++的内存管理方式：通过new和delete操作符进行动态内存管理

new | delete和malloc | free的相同点和不同点

相同点：
new、delete、malloc、free都是从堆上开辟空间，并且需要用户手动释放。

不同点：
1.new和delete是操作符，malloc和free是函数。

2.malloc申请空间不会进行初始化，new申请空间可以初始化。

3.malloc申请空间失败返回NULL，new申请空间失败会抛出异常。

4.针对自定义类型，new和delete会自动调用构造函数和析构函数处理。

7.C++智能指针？

C++里面的四个智能指针: auto_ptr, unique_ptr,shared_ptr, weak_ptr 其中后三个是C++11支持，并且第一个已经被C++11弃用。

C++11智能指针介绍
智能指针主要用于管理在堆上分配的内存，它将普通的指针封装为一个栈对象。当栈对象的生存周期结束后，会在析构函数中释放掉申请的内存，从而防止内存泄漏。C++ 11中最常用的智能指针类型为shared_ptr,它采用引用计数的方法，记录当前内存资源被多少个智能指针引用。该引用计数的内存在堆上分配。当新增一个时引用计数加1，当过期时引用计数减一。只有引用计数为0时，智能指针才会自动释放引用的内存资源。对shared_ptr进行初始化时不能将一个普通指针直接赋值给智能指针，因为一个是指针，一个是类。可以通过make_shared函数或者通过构造函数传入普通指针。并可以通过get函数获得普通指针。

为什么要使用智能指针
智能指针的作用是管理一个指针，因为存在以下这种情况：申请的空间在函数结束时忘记释放，造成内存泄漏。使用智能指针可以很大程度上的避免这个问题，因为智能指针是一个类，当超出了类的实例对象的作用域时，会自动调用对象的析构函数，析构函数会自动释放资源。所以智能指针的作用原理就是在函数结束时自动释放内存空间，不需要手动释放内存空间。

https://www.cnblogs.com/WindSun/p/11444429.html

8.指针跟普通类型的区别？

在内存上，指针就是地址字节长度，变量根据变量类型长度来算。
在编译上，没有区别，就是个命名而已。

9.多次malloc导致性能下降，如何处理？

内存池技术。

10.TCP和UDP的应用场景？

TCP和UDP的区别

（1）TCP面向连接，UDP无连接；

（2）TCP提供可靠传输，UDP尽最大努力交付；

（3）UDP的传输效率比TCP快；

（4）TCP连接是点到点、一对一的，UDP支持一对一、一对多和多对多的交互通信；

（5）TCP面向字节流，UDP面向报文；

（6）UDP的首部开销小，TCP首部20字节，UDP首部8字节。

应用场景
UDP的应用场景：即时通信。面向数据报方式；网络数据大多为短消息；拥有大量客户端；对数据安全性无特殊要求；网络负担重但对响应速度要求高的场景。eg: IP电话、实时视频会议等。

TCP的应用场景：对数据准确性要求高，速度可以相对较慢的。eg: 文件传输、邮件的发送与接收等。