計算機系統

1.計算機的組成


2.工作原理

    1)cpu主要包括運算器(算術邏輯運算單元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速緩衝存儲器(Cache)及實現它們之間聯繫的數據(Data)、控制及狀態的總線(Bus);緩存大小也是CPU的重要指標之一,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統內存和硬盤。實際工作時,CPU往往需要重複讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬盤上尋找,以此提高系統性能。但是由於CPU芯片面積和成本的因素來考慮,緩存都很小

    2)操作系統主要功能(資源調度、任務調度、IO調度、進程通信):①微處理器管理功能:對多個任務進行調度;②內存管理功能:給各個作業的分配系統內存;③外部設備管理功能:能夠驅動外部設備,並且給外部設備提供響應;④文件管理功能:提供對系統文件的接口;⑤進程管理功能:用戶交給計算機處理的工作叫作業,進程管理模塊對作業的全過程進行控制和管理

3.計算機網絡


    1)網絡七層模型:國際標準化組織(ISO)制定了開放式系統互連模型(簡稱OSI):應用層,表示層,會話層,傳輸層,網絡層,鏈路層,物理層;傳輸層起到承上啓下的作用

    2)四層協議棧:應用層(遠程登陸協議(Telnet),郵件傳輸協議(SMTP),文件傳輸協議(FTP),域名系統(DNS),超文本傳輸協議(HTTP)),傳輸層(TCP協議,UDP協議),網際層(IP協議,是無連接的協議,不保證數據的可靠性),網絡接口層(比特流傳輸,負責與物理網絡的鏈接,這層沒有協議)

4.TCP協議的三次握手與四次揮手

1)建立連接的過程:

TCP 連接是通過三次握手進行初始化的。三次握手的目的是同步連接雙方的序列號和確認號並交換 TCP 窗口大小信息。以下步驟概述了通常情況下客戶端計算機聯繫服務器計算機的過程:
①. 客戶端向服務器發送一個SYN置位的TCP報文,其中包含連接的初始序列號x和一個窗口大小(表示客戶端上用來存儲從服務器發送來的傳入段的緩衝區的大小)。
②. 服務器收到客戶端發送過來的SYN報文後,向客戶端發送一個SYN和ACK都置位的TCP報文,其中包含它選擇的初始序列號y、對客戶端的序列號的確認x+1和一個窗口大小(表示服務器上用來存儲從客戶端發送來的傳入段的緩衝區的大小)。
③. .客戶端接收到服務器端返回的SYN+ACK報文後,向服務器端返回一個確認號y+1和序號x+1的ACK報文,一個標準的TCP連接完成。

2)斷開連接的過程:



【注意】中斷連接端可以是Client端,也可以是Server端。

假設Client端發起中斷連接請求,也就是發送FIN報文。Server端接到FIN報文後,意思是說"我Client端沒有數據要發給你了",但是如果你還有數據沒有發送完成,則不必急着關閉Socket,可以繼續發送數據。所以你先發送ACK,"告訴Client端,你的請求我收到了,但是我還沒準備好,請繼續你等我的消息"。這個時候Client端就進入FIN_WAIT狀態,繼續等待Server端的FIN報文。當Server端確定數據已發送完成,則向Client端發送FIN報文,"告訴Client端,好了,我這邊數據發完了,準備好關閉連接了"。Client端收到FIN報文後,"就知道可以關閉連接了,但是他還是不相信網絡,怕Server端不知道要關閉,所以發送ACK後進入TIME_WAIT狀態,如果Server端沒有收到ACK則可以重傳。“,Server端收到ACK後,"就知道可以斷開連接了"。Client端等待了2MSL後依然沒有收到回覆,則證明Server端已正常關閉,那好,我Client端也可以關閉連接了。Ok,TCP連接就這樣關閉了!


5.網絡連接與斷開的疑問


【問題1】爲什麼連接的時候是三次握手,關閉的時候卻是四次握手?
答:因爲當Server端收到Client端的SYN連接請求報文後,可以直接發送SYN+ACK報文。其中ACK報文是用來應答的,SYN報文是用來同步的。但是關閉連接時,當Server端收到FIN報文時,很可能並不會立即關閉SOCKET,所以只能先回復一個ACK報文,告訴Client端,"你發的FIN報文我收到了"。只有等到我Server端所有的報文都發送完了,我才能發送FIN報文,因此不能一起發送。故需要四步握手。

【問題2】爲什麼TIME_WAIT狀態需要經過2MSL(最大報文段生存時間)才能返回到CLOSE狀態?
答:雖然按道理,四個報文都發送完畢,我們可以直接進入CLOSE狀態了,但是我們必須假象網絡是不可靠的,有可以最後一個ACK丟失。所以TIME_WAIT狀態就是用來重發可能丟失的ACK報文。

【問題3】爲什麼不能用兩次握手進行連接?
答:3次握手完成兩個重要的功能,既要雙方做好發送數據的準備工作(雙方都知道彼此已準備好),也要允許雙方就初始序列號進行協商,這個序列號在握手過程中被髮送和確認。

       現在把三次握手改成僅需要兩次握手,死鎖是可能發生的。作爲例子,考慮計算機S和C之間的通信,假定C給S發送一個連接請求分組,S收到了這個分組,併發 送了確認應答分組。按照兩次握手的協定,S認爲連接已經成功地建立了,可以開始發送數據分組。可是,C在S的應答分組在傳輸中被丟失的情況下,將不知道S 是否已準備好,不知道S建立什麼樣的序列號,C甚至懷疑S是否收到自己的連接請求分組。在這種情況下,C認爲連接還未建立成功,將忽略S發來的任何數據分 組,只等待連接確認應答分組。而S在發出的分組超時後,重複發送同樣的分組。這樣就形成了死鎖。

6.RESTful架構:

1)每個URI代表一種資源;

2)客戶端與服務器端之間傳遞這種資源的某種表現層(就是傳遞參數的格式:如json,html等);

3)客戶端通過HTTP的四個動詞:GET(查),POST(增/改),PUT(改),DELETE(刪);對服務器端進行操作,實現表現層狀態轉化;

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