深入理解Linux网络： 修炼底层内功，掌握高性能原理

图书标准信息

• 作者 张彦飞(@开发内功修炼
• 出版社 电子工业出版社
• 出版时间 2022-05
• 版次 1
• ISBN 9787121434105
• 定价 118.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 336页
• 字数 470千字

【内容简介】

《深入理解Linux网络： 修炼底层内功，掌握高性能原理》通过先抛出一些开发、运维等技术人员在工作中经常遇见的问题，激发读者的思考。从这些问题出发，深入地对网络底层实现原理进行拆解，带领读者看清楚问题的核心，理解其背后的技术本质，提高大家的技术功力。例如网络包是如何被接收和发送的？阻塞到底在内部是如何发生的？epoll的底层工作原理又是啥？TCP连接在底层上是如何支持和实现的？书中对这些内容都有深度的阐述。本书旨在通过带领读者修炼底层内功，进而帮助大家深度掌握网络高性能原理。

【作者简介】

张彦飞，2010年硕士毕业于西北大学计算机学院，有十多年的大型互联网公司项目经验，目前就职于腾讯。他喜欢对技术进行深度思考，善于挖掘技术点背后的原理。他的技术公众号“开发内功修炼”一年便收到五万多读者的关注。

【目录】

第1章　绪论　　　/　1

1.1　我在工作中的困惑　　　/　2

1.1.1　过多的TIME_WAIT　　　/　2

1.1.2　长连接开销　　　/　2

1.1.3　CPU被消耗光了　　　/　3

1.1.4　为什么不同的语言网络性能差别巨大　　　/　4

1.1.5　访问127.0.0.1过网卡吗　　　/　4

1.1.6　软中断和硬中断　　　/　5

1.1.7　零拷贝到底是怎么回事　　　/　5

1.1.8　DPDK　　　/　5

1.2　本书内容结构　　　/　6

1.3　一些约定　　　/　7

1.4　一些术语　　　/　8

 

第2章　内核是如何接收网络包的　　　/　9

2.1　相关实际问题　　　/　10

2.2　数据是如何从网卡到协议栈的　　　/　11

2.2.1　Linux网络收包总览　　　/　12

2.2.2　Linux启动　　　/　13

2.2.3　迎接数据的到来　　　/　23

2.2.4　收包小结　　　/　33

2.3　本章总结　　　/　34

 

第3章　内核是如何与用户进程协作的　　　/　41

3.1　相关实际问题　　　/　42

3.2　socket的直接创建　　　/　43

3.3　内核和用户进程协作之阻塞方式　　　/　46

3.3.1　等待接收消息　　　/　47

3.3.2　软中断模块　　　/　52

3.3.3　同步阻塞总结　　　/　57

3.4　内核和用户进程协作之epoll　　　/　59

3.4.1　epoll内核对象的创建　　　/　60

3.4.2　为epoll添加socket　　　/　62

3.4.3　epoll_wait之等待接收　　　/　68

3.4.4　数据来了　　　/　71

3.4.5　小结　　　/　79

3.5　本章总结　　　/　80

 

第4章　内核是如何发送网络包的　　　/　84

4.1　相关实际问题　　　/　85

4.2　网络包发送过程总览　　　/　86

4.3　网卡启动准备　　　/　90

4.4　数据从用户进程到网卡的详细过程　　　/　92

4.4.1　send系统调用实现　　　/　92

4.4.2　传输层处理　　　/　94

4.4.3　网络层发送处理　　　/　99

4.4.4　邻居子系统　　　/　103

4.4.5　网络设备子系统　　　/　105

4.4.6　软中断调度　　　/　109

4.4.7　igb网卡驱动发送　　　/　111

4.5　RingBuffer内存回收　　　/　114

4.6　本章总结　　　/　115

 

第5章　深度理解本机网络IO　　　/　119

5.1　相关实际问题　　　/　120

5.2　跨机网络通信过程　　　/　120

5.2.1　跨机数据发送　　　/　120

5.2.2　跨机数据接收　　　/　125

5.2.3　跨机网络通信汇总　　　/　127

5.3　本机发送过程　　　/　127

5.3.1　网络层路由　　　/　127

5.3.2　本机IP路由　　　/　130

5.3.3　网络设备子系统　　　/　131

5.3.4　“驱动”程序　　　/　133

5.4　本机接收过程　　　/　135

5.5　本章总结　　　/　137

 

第6章　深度理解TCP连接建立过程　　　/　139

6.1　相关实际问题　　　/　140

6.2　深入理解listen　　　/　141

6.2.1　listen系统调用　　　/　141

6.2.2　协议栈listen　　　/　142

6.2.3　接收队列定义　　　/　143

6.2.4　接收队列申请和初始化　　　/　145

6.2.5　半连接队列长度计算　　　/　146

6.2.6　listen过程小结　　　/　148

6.3　深入理解connect　　　/　148

6.3.1　connect调用链展开　　　/　149

6.3.2　选择可用端口　　　/　151

6.3.3　端口被使用过怎么办　　　/　153

6.3.4　发起syn请求　　　/　155

6.3.5　connect小结　　　/　156

6.4　完整TCP连接建立过程　　　/　157

6.4.1　客户端connect　　　/　159

6.4.2　服务端响应SYN　　　/　160

6.4.3　客户端响应SYNACK　　　/　162

6.4.4　服务端响应ACK　　　/　164

6.4.5　服务端accept　　　/　167

6.4.6　连接建立过程总结　　　/　167

6.5　异常TCP连接建立情况　　　/　169

6.5.1　connect系统调用耗时失控　　　/　169

6.5.2　次握手丢包　　　/　171

6.5.3　第三次握手丢包　　　/　176

6.5.4　握手异常总结　　　/　178

6.6　如何查看是否有连接队列溢出发生　　　/　179

6.6.1　全连接队列溢出判断　　　/　179

6.6.2　半连接队列溢出判断　　　/　181

6.6.3　小结　　　/　183

6.7　本章总结　　　/　183

 

第7章　一条TCP连接消耗多大内存　　　/　187

7.1　相关实际问题　　　/　188

7.2　Linux内核如何管理内存　　　/　188

7.2.1　node划分　　　/　189

7.2.2　zone划分　　　/　191

7.2.3　基于伙伴系统管理空闲页面　　　/　192

7.2.4　slab分配器　　　/　194

7.2.5　小结　　　/　197

7.3　TCP连接相关内核对象　　　/　198

7.3.1　socket函数直接创建　　　/　198

7.3.2　服务端socket创建　　　/　206

7.4　实测TCP内核对象开销　　　/　207

7.4.1　实验准备　　　/　207

7.4.2　实验开始　　　/　208

7.4.3　观察ESTABLISH状态开销　　　/　209

7.4.4　观察非ESTABLISH状态开销　　　/　211

7.4.5　收发缓存区简单测试　　　/　214

7.4.6　实验结果小结　　　/　215

7.5　本章总结　　　/　216

 

第8章　一台机器多能支持多少条TCP连接　　　/　218

8.1　相关实际问题　　　/　219

8.2　理解Linux文件描述符限制　　　/　219

8.2.1　找到源码入口　　　/　220

8.2.2　寻找进程级限制nofile和fs.nr_open　　　/　221

8.2.3　寻找系统级限制fs.file-max　　　/　223

8.2.4　小结　　　/　224

8.3　一台服务端机器多可以支撑多少条TCP连接　　　/　225

8.3.1　一次关于服务端并发的聊天　　　/　225

8.3.2　服务器百万连接达成记　　　/　228

8.3.3　小结　　　/　232

8.4　一台客户端机器多只能发起65 535条连接吗　　　/　232

8.4.1　65 535的束缚　　　/　232

8.4.2　多IP增加连接数　　　/　234

8.4.3　端口复用增加连接数　　　/　236

8.4.4　小结　　　/　243

8.5　单机百万并发连接的动手实验　　　/　243

8.5.1　方案一，多IP客户端发起百万连接　　　/　244

8.5.2　方案二，单IP客户端机器发起百万连接　　　/　248

8.5.3　后多谈一点　　　/　250

8.6　本章总结　　　/　251

 

第9章　网络性能优化建议　　　/　253

9.1　网络请求优化　　　/　254

9.2　接收过程优化　　　/　256

9.3　发送过程优化　　　/　262

9.4　内核与进程协作优化　　　/　268

9.5　握手挥手过程优化　　　/　269

 

第10章　容器网络虚拟化　　　/　272

10.1　相关实际问题　　　/　273

10.2　veth设备对　　　/　274

10.2.1　veth如何使用　　　/　274

10.2.2　veth底层创建过程　　　/　276

10.2.3　veth网络通信过程　　　/　278

10.2.4　小结　　　/　281

10.3　网络命名空间　　　/　281

10.3.1　如何使用网络命名空间　　　/　282

10.3.2　命名空间相关的定义　　　/　284

10.3.3　网络命名空间的创建　　　/　287

10.3.4　网络收发如何使用网络命名空间　　　/　295

10.3.5　结论　　　/　296

10.4　虚拟交换机Bridge　　　/　297

10.4.1　如何使用Bridge　　　/　298

10.4.2　Bridge是如何创建出来的　　　/　301

10.4.3　添加设备　　　/　303

10.4.4　数据包处理过程　　　/　305

10.4.5　小结　　　/　308

10.5　外部网络通信　　　/　310

10.5.1　路由和NAT　　　/　311

10.5.2　实现外部网络通信　　　/　313

10.5.3　小结　　　/　318

10.6　本章总结　　　/　319