IPv6 Socket API Extensions pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Morgan Kaufmann

作者:Qing Li

出品人:

页数:192

译者:

出版时间:2009-07-23

价格:USD 29.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780123750761

丛书系列:

图书标签:

• IPv6
• Socket
• API
• Networking
• Programming
• Linux
• Unix
• BSD
• Network Protocols
• System Programming
• C/C++

深入理解网络编程：从基础到高级实践的路线图 本套丛书旨在为网络编程领域的专业人士、资深开发者以及有志于深入理解现代网络协议栈的工程师提供一份全面、深入的实践指南。我们聚焦于当前网络技术的核心脉络，系统地梳理了从底层操作系统接口到上层应用架构的演进与实践。 卷一：现代网络基础与协议栈剖析 本卷是构建扎实网络基础的基石。我们摒弃了对基础概念的简单罗列，转而深入探讨协议栈在现代多核、高并发环境下的实际工作机制。 第一部分：TCP/IP 协议族的深度再审视。我们将详细解析 IPv4/IPv6 协议头结构、分片与重组的底层细节，重点关注 ICMPv6 的丰富功能及其在网络诊断和路径发现中的核心作用。深入探讨 TCP 拥塞控制算法（如 Cubic、BBR）在不同网络拓扑下的性能表现与调优策略，并首次引入了现代 Linux 内核中 TCP 栈的 SoftIRQ/HardIRQ 处理流程，揭示了中断与软中断对延迟敏感型应用的影响。 第二部分：Socket 接口的演进与限制。本章将追溯 Berkeley Sockets API 的历史起源，并重点分析传统 Socket 模型在处理高并发连接（C10K 问题）时的瓶颈所在。我们详细分析了 `select`/`poll`/`epoll`（Linux）及 `kqueue`（BSD/macOS）的内部机制，特别是 `epoll` 的边缘触发（EPOLLET）与水平触发（EPOLLLT）模式下的调度效率差异。此外，对零拷贝技术（Zero-Copy），如 `sendfile()` 和 `splice()`，在文件传输和代理服务中的实际应用效果进行了严谨的性能基准测试和代码级分析。 第三部分：网络编程的并发模型选择。本卷深入比较了基于线程（Thread-per-Connection）、基于事件驱动（Event-Driven）以及混合模型（如 Netty/Swoole 框架采用的 Reactor 模式）的优缺点。我们提供了如何在 C++17 或 Rust 等现代语言中实现高效的非阻塞 I/O 框架的原型设计，并重点讨论了协程（Coroutines）技术如何从根本上简化异步编程心智模型，同时保持接近同步代码的清晰度。 卷二：高性能 I/O 与内核交互 本卷专注于如何绕过或优化标准库调用，实现更接近硬件性能的网络数据传输。 第一部分：用户态网络栈（User-space Networking）。深入探讨 DPDK (Data Plane Development Kit) 的核心思想，包括大页内存管理、无锁环形队列（Ring Buffer）以及轮询模式（Polling Mode）如何彻底绕过内核协议栈，实现纳秒级的包处理延迟。我们将通过一个简化的用户态 L2/L3 转发器示例，展示这种架构的实现要点，并讨论其在特定场景（如电信级负载均衡、高性能数据采集）中的适用性与局限性。 第二部分：现代内核网络优化。详细解析 Linux 内核中 eBPF（Extended Berkeley Packet Filter）技术在网络层面的强大能力。我们展示如何使用 eBPF 程序动态跟踪网络事件、实现自定义的流量控制策略，甚至在用户空间不可触及的内核态进行协议栈的定制化修改。重点案例分析包括使用 eBPF 进行透明的网络负载均衡和实时连接跟踪。 第三部分：内存与 DMA 的优化艺术。网络性能往往受限于内存拷贝和缓存一致性。本章将剖析 I/O 路径上的缓存（Cache Line）伪共享问题，并指导读者如何通过内存对齐和特定的内存分配策略（如 slab 分配器原理）来减少缓存未命中率。同时，阐述 DMA (Direct Memory Access) 在高效数据传输中的作用，以及如何正确地管理内存区域以确保数据传输的原子性和可见性。 卷三：分布式系统中的网络容错与服务网格 现代应用运行在复杂的、不可靠的网络环境中。本卷聚焦于构建具有韧性（Resilience）的分布式服务。 第一部分：RPC 框架的底层通信协议。对比 gRPC（HTTP/2 + Protobuf）、Thrift 等主流 RPC 框架在二进制帧封装、流控和多路复用方面的实现。我们将侧重于 HTTP/2 的帧结构、流量控制机制（STREAM/CONNECTION 级别）以及 Head-of-Line Blocking 的缓解策略。代码层面解析 Netty/Quiche (基于 QUIC) 库中对流（Stream）的生命周期管理。 第二部分：可靠性与状态同步。深入探讨 Raft 或 Paxos 协议在网络分区（Partition）容忍性下的状态一致性保证。重点分析 Gossip 协议在集群成员管理和状态传播中的效率与广播特性。针对网络延迟，我们介绍了基于客户端的超时重试策略，包括指数退避（Exponential Backoff）和抖动（Jitter）机制的设计原则，以及如何通过心跳检测机制来快速识别对端失效。 第三部分：可观测性与服务网格基础设施。本卷最后讨论了如何通过服务网格（Service Mesh，如 Istio/Linkerd）来解耦业务逻辑与网络基础设施。我们将关注 Sidecar 代理（如 Envoy）如何捕获所有 L4/L7 流量，并利用这些数据实现分布式跟踪（Tracing，基于 OpenTelemetry 标准）、请求限流（Rate Limiting）和故障注入（Fault Injection）。通过对 Sidecar 代理配置和数据平面（Data Plane）的解析，读者将掌握如何从零开始构建一个具有自愈能力的微服务架构。 总结 本丛书的最终目标是培养读者将网络编程视为一个跨越硬件、操作系统内核、并发模型和分布式算法的综合性工程挑战。每一章都包含大量的实际代码示例、性能分析报告和关键算法的伪代码实现，确保读者不仅理解“做什么”，更能深刻洞察“为什么这样做”以及“如何做得更快、更可靠”。

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