Linux后端開發(fā)工程實踐

目　　錄
第 1章　概述 1
1.1　本書不會涉及的內容 1
1.2　本書專注的內容 1
1.3　為什么這么安排 1
1.4　Linux是什么 2
1.5　后端開發(fā)是什么 2
1.6　您將學到什么 3
1.7　代碼目錄結構說明 3
1.7.1　目錄MyRPC 4
1.7.2　第三方依賴 4
1.8　如何學習Linux后端開發(fā) 4
1.8.1　堅持不懈的心態(tài) 4
1.8.2　以問題作為切入點 4
1.8.3　動手實踐和創(chuàng)造 5
1.9　本章小結 5
第 2章　開發(fā)環(huán)境搭建 6
2.1　本地開發(fā)環(huán)境 6
2.1.1　代碼編輯器 6
2.1.2　終端管理器 6
2.1.3　測試工具 6
2.2　遠端運行環(huán)境 7
2.3　本章小結 9
第3章　服務器運維 10
3.1　什么是shell 10
3.2　shell下的命令行 11
3.2.1　命令行的組成 11
3.2.2　大部分命令具備的共性 11
3.2.3　使用man命令查詢在線手冊 12
3.2.4　命令和文件補全 13
3.2.5　命令行的通配符和特殊符號 13
3.2.6　內置命令與外部命令 13
3.3　基本的命令操作 14
3.3.1　屏幕相關 14
3.3.2　目錄和文件相關 14
3.3.3　進程相關 21
3.3.4　網(wǎng)絡相關 22
3.3.5　系統(tǒng)相關 22
3.3.6　用戶相關 24
3.3.7　命令執(zhí)行相關 25
3.3.8　日期相關 27
3.4　man的替代工具 27
3.5　命令黏合劑：管道機制 28
3.5.1　如何使用管道 28
3.5.2　行過濾命令grep 28
3.5.3　文本分析處理工具awk 29
3.5.4　流編輯命令sed 30
3.5.5　參數(shù)傳遞命令xargs 32
3.5.6　其他常用的輔助命令 34
3.6　命令輸入/輸出的重定向 35
3.7　命令的連續(xù)執(zhí)行 36
3.8　vi編輯器簡介 36
3.9　本章小結 37
第4章　shell編程簡介 38
4.1　什么是shell編程 38
4.2　“hello world”程序 38
4.3　shell的執(zhí)行過程 38
4.4　調試 39
4.5　執(zhí)行方式的不同 39
4.5.1　直接執(zhí)行 39
4.5.2　使用bash來執(zhí)行 40
4.5.3　使用source或英文點號“.”來執(zhí)行 40
4.6　變量 41
4.6.1　環(huán)境變量 41
4.6.2　自定義變量 41
4.6.3　特殊變量 42
4.6.4　在C語言中操作環(huán)境變量 43
4.6.5　查看進程運行時的環(huán)境變量 44
4.7　選擇與判斷 44
4.7.1　test命令與判斷符號“[]” 44
4.7.2　if語句 46
4.7.3　case語句 47
4.8　循環(huán) 48
4.8.1　while循環(huán) 48
4.8.2　until循環(huán) 48
4.8.3　for循環(huán) 49
4.8.4　break語句和continue語句 50
4.9　函數(shù) 50
4.10　命令選項 51
4.11　本章小結 51
第5章　實現(xiàn)簡易shell 52
5.1　實現(xiàn)的特性 52
5.2　執(zhí)行邏輯 52
5.3　實現(xiàn)原理 52
5.3.1　命令行解析 52
5.3.2　特性實現(xiàn) 53
5.3.3　函數(shù)介紹 53
5.4　編碼實現(xiàn) 55
5.5　特性測試 64
5.6　本章小結 65
第6章　使用Git管理代碼 66
6.1　初始化 66
6.1.1　安裝Git工具 66
6.1.2　設置用戶名和郵箱 66
6.1.3　創(chuàng)建倉庫 66
6.1.4　創(chuàng)建readme.md文件 67
6.1.5　創(chuàng)建.gitignore文件 67
6.2　核心概念 67
6.3　常用操作 68
6.3.1　查看當前倉庫的狀態(tài) 68
6.3.2　添加文件 69
6.3.3　刪除文件 69
6.3.4　回退變更 70
6.3.5　查看提交日志 70
6.3.6　查看差異 71
6.3.7　分支管理 71
6.3.8　其他操作 73
6.4　團隊協(xié)作 74
6.4.1　同步代碼倉庫 74
6.4.2　創(chuàng)建自己的分支 74
6.4.3　推送分支到遠程倉庫 75
6.4.4　發(fā)起合入請求 75
6.4.5　發(fā)布變更 75
6.5　本章小結 75
第7章　編譯、鏈接、運行與調試 76
7.1　單文件程序的編譯與鏈接 76
7.1.1　預處理階段 77
7.1.2　編譯階段 78
7.1.3　匯編階段 79
7.1.4　鏈接階段 80
7.1.5　ELF概述 80
7.1.6　符號解析與重定位 82
7.2　工程項目的編譯與鏈接 85
7.2.1　makefile 86
7.2.2　一個實例 87
7.2.3　實現(xiàn)簡易的make命令 92
7.2.4　常用的編譯和鏈接選項 100
7.3　動態(tài)鏈接與靜態(tài)鏈接 102
7.4　Linux動態(tài)鏈接庫規(guī)范 103
7.4.1　動態(tài)鏈接庫的命名 104
7.4.2　動態(tài)鏈接庫的三個不同名稱 104
7.4.3　動態(tài)鏈接庫的管理 105
7.5　自定義的動態(tài)鏈接庫 107
7.5.1　相關源代碼 107
7.5.2　生成攜帶“so name”的動態(tài)鏈接庫 108
7.5.3　生成不攜帶“so name”的動態(tài)鏈接庫 109
7.6　進程的內存模型 110
7.6.1　進程的虛擬地址空間布局 110
7.6.2　棧與堆的區(qū)別 111
7.6.3　經(jīng)典問題剖析 111
7.7　調試程序 115
7.7.1　gdb的啟動 115
7.7.2　gdb常用命令 115
7.8　本章小結 118
第8章　后端服務編寫 119
8.1　守護進程 119
8.1.1　什么是守護進程 119
8.1.2　守護進程如何編寫 119
8.1.3　代碼實現(xiàn) 121
8.2　設置資源限制 122
8.3　信號處理 123
8.4　加載配置功能 124
8.5　命令行參數(shù)解析 125
8.6　日志輸出功能 125
8.7　服務啟停腳本 126
8.7.1　加載系統(tǒng)自帶的shell函數(shù) 128
8.7.2　服務相關變量聲明 128
8.7.3　服務啟動函數(shù) 128
8.7.4　服務停止函數(shù) 128
8.7.5　服務重啟函數(shù) 128
8.7.6　服務狀態(tài)查看函數(shù) 129
8.7.7　case語句 129
8.8　本章小結 129
第9章　網(wǎng)絡通信基礎 130
9.1　TCP/IP協(xié)議棧概述 130
9.2　物理層與數(shù)據(jù)鏈路層 132
9.2.1　物理層 132
9.2.2　數(shù)據(jù)鏈路層 132
9.3　網(wǎng)絡層 133
9.3.1　網(wǎng)際協(xié)議的特點 133
9.3.2　IP數(shù)據(jù)報格式 133
9.3.3　IP地址 135
9.3.4　路由選擇 138
9.3.5　ARP與RARP 139
9.3.6　ICMP 145
9.4　傳輸層 156
9.4.1　UDP 157
9.4.2　TCP 158
9.5　網(wǎng)絡編程接口 173
9.5.1　TCP網(wǎng)絡通信的基本流程 173
9.5.2　socket網(wǎng)絡編程 174
9.6　TCP經(jīng)典異常場景分析 181
9.6.1　場景1：Address already in use 181
9.6.2　場景2：Connection refused 181
9.6.3　場景3：Broken pipe 182
9.6.4　場景4：Connection timeout 182
9.6.5　場景5：Connection reset by peer 184
9.7　本章小結 184
第 10章　I/O模型與并發(fā) 185
10.1　I/O模型概述 185
10.1.1　阻塞I/O 185
10.1.2　非阻塞I/O 185
10.1.3　I/O多路復用 185
10.1.4　異步I/O 186
10.2　并發(fā)實例——EchoServer 186
10.2.1　Echo協(xié)議 186
10.2.2　協(xié)程 190
10.2.3　benchmark工具 201
10.2.4　單進程 204
10.2.5　多進程 205
10.2.6　多線程 206
10.2.7　進程池1 207
10.2.8　進程池2 208
10.2.9　線程池 209
10.2.10　簡單的領導者-跟隨者模型 210
10.2.11　I/O多路復用之select(單進程)-阻塞I/O 212
10.2.12　I/O多路復用之poll(單進程)-阻塞I/O 214
10.2.13　I/O多路復用之epoll(單進程)-阻塞I/O 216
10.2.14　I/O多路復用之epoll(單進程)-Reactor 222
10.2.15　I/O多路復用之epoll(單進程)-Reactor-ET模式 225
10.2.16　I/O多路復用之epoll(單進程)-Reactor-協(xié)程池 226
10.2.17　I/O多路復用之epoll(線程池)-Reactor 229
10.2.18　I/O多路復用之epoll(線程池)-Reactor-HSHA 230
10.2.19　I/O多路復用之epoll(線程池)-Reactor-MS 233
10.2.20　I/O多路復用之epoll(進程池)-Reactor-協(xié)程池 236
10.3　基準性能對比與分析 239
10.3.1　非I/O復用模型對比 239
10.3.2　I/O復用模型對比 240
10.3.3　epoll下LT模式和ET模式對比 240
10.3.4　epoll下協(xié)程池模式和非協(xié)程池模式對比 241
10.3.5　HSHA模式下工作線程和I/O線程寫應答對比 241
10.3.6　MS模式下MainReactor線程是否監(jiān)聽可讀事件對比 241
10.3.7　epoll下動態(tài)和固定超時時間對比 242
10.3.8　epoll下進程池和線程池對比 242
10.4　本章小結 243
第 11章　公共代碼提煉 244
11.1　參數(shù)列表 244
11.2　命令行參數(shù)解析 245
11.3　字符串 248
11.4　配置文件讀取 249
11.5　延遲執(zhí)行 251
11.6　單例模板 252
11.7　百分位數(shù)計算 252
11.8　魯棒的I/O 253
11.9　時間處理 254
11.10　狀態(tài)碼 255
11.11　轉換 256
11.12　socket選項 257
11.13　“龍?zhí)住?258
11.14　日志文件 260
11.15　服務鎖 262
11.16　本章小結 263
第 12章　應用層協(xié)議設計與實現(xiàn) 264
12.1　協(xié)議概述 264
12.2　協(xié)議分類 264
12.2.1　按編解碼方式對協(xié)議進行分類 265
12.2.2　按邊界劃分方式對協(xié)議進行分類 265
12.3　協(xié)議評判 266
12.4　自定義協(xié)議的優(yōu)缺點 266
12.4.1　優(yōu)點 266
12.4.2　缺點 267
12.5　協(xié)議設計 267
12.5.1　協(xié)議消息格式 267
12.5.2　協(xié)議設計權衡 268
12.6　預備知識 268
12.6.1　大小端 268
12.6.2　字節(jié)序 269
12.6.3　字節(jié)序的互轉 270
12.6.4　內存對象與布局 272
12.6.5　指針類型的本質 272
12.6.6　序列化與反序列化 273
12.7　其他協(xié)議 274
12.7.1　HTTP消息格式 275
12.7.2　RESP消息格式 276
12.8　協(xié)議實現(xiàn) 276
12.8.1　協(xié)議編解碼抽象 277
12.8.2　MySvr實現(xiàn) 279
12.8.3　HTTP實現(xiàn) 284
12.8.4　RESP實現(xiàn) 289
12.8.5　混合協(xié)議實現(xiàn) 293
12.8.6　共性總結 295
12.9　本章小結 296
第 13章　MyRPC框架設計與實現(xiàn) 297
13.1　框架概述 297
13.2　并發(fā)模型 298
13.3　框架具體實現(xiàn) 299
13.3.1　服務啟動流程 300
13.3.2　事件分發(fā)流程 304
13.3.3　服務器端請求處理流程 311
13.3.4　客戶端請求處理流程 321
13.3.5　分布式調用棧追蹤 334
13.3.6　超時管理 338
13.3.7　本地協(xié)程變量管理 338
13.3.8　業(yè)務層的并發(fā) 339
13.4　示例服務Echo 339
13.4.1　目錄結構劃分 340
13.4.2　服務描述文件 340
13.4.3　服務啟動 341
13.4.4　業(yè)務處理 341
13.4.5　配置與輔助文件 342
13.4.6　通用的服務啟停腳本 345
13.4.7　接口測試 346
13.5　工具集合 347
13.5.1　服務代碼生成工具myrpcc 347
13.5.2　接口測試工具myrpct 362
13.5.3　接口壓測工具myrpcb 365
13.6　本章小結 371
第 14章　微服務集群 372
14.1　集群架構概述 372
14.2　持久化層 372
14.2.1　Redis服務 373
14.2.2　authstore服務 373
14.2.3　userstore服務 375
14.3　業(yè)務邏輯層 379
14.3.1　auth服務 379
14.3.2　user服務 383
14.4　接入層 387
14.4.1　目錄結構 387
14.4.2　代碼與配置 388
14.4.3　接口測試 389
14.5　本章小結 389
第 15章　回顧總結 390
15.1　6種思維模式 390
15.1.1　不要被編程語言所限制 390
15.1.2　掌握多種編程語言是必然的 390
15.1.3　計算機本身就是一個狀態(tài)機 391
15.1.4　動手是最好的實踐 391
15.1.5　依靠工具提高效率和質量 391
15.1.6　像工匠一樣為自己創(chuàng)造工具 391
15.2　寫在最后 391