Day15

1. TCP和UDP的区别？

1. 连接方式：TCP 是面向连接的，传输前需要三次握手建立连接；UDP 是无连接的，发送数据前不需要建立连接，开销更小。
2. 可靠性：TCP 提供可靠传输，保证数据按序、无重复、不丢失地到达；而 UDP 是尽最大努力交付，不保证可靠性，但更高效。
3. 传输方式：TCP 是面向字节流的，没有边界，适合持续的数据传输；UDP 是面向报文的，每个报文是一个独立的消息，有明确边界。
4. 服务对象：TCP 通常是一对一通信；UDP 支持一对一、一对多、多对多通信，适用于广播和多播。
5. 拥塞与流量控制：TCP 内部有拥塞控制和流量控制机制，能自动调整速率，避免网络拥堵；UDP 没有这些机制，发送速率不受限制。
6. 头部开销：TCP 的头部最小是 20 字节（不含选项字段），较复杂；UDP 的头部固定为 8 字节，结构简单，效率更高。

2. UDP怎么保证可靠性？

UDP 是一种不可靠的传输协议，但像 QUIC 这样的协议通过一系列机制，在 UDP 的基础上实现了类似 TCP 的可靠传输能力，具体包括：

1. 连接迁移：QUIC 为每个连接分配独立的 Connection ID，当网络环境发生变化（比如从 WiFi 切换到 4G）时，连接仍然可以继续使用，保证通信不中断，提升连接的可靠性。
2. 重传机制：QUIC 会给每个数据包编号，当接受方发现有数据包丢失时会通知发送方进行重传，确保数据最终能被完整接收。
3. 前向纠错（FEC）：QUIC 支持可选的前向纠错技术，可以在丢包时不依赖重传就恢复部分数据，降低重传开销，提高整体传输效率和稳定性。
4. 拥塞控制：QUIC 内置了 TCP 类似的拥塞控制算法，比如 BBR 或 CUBIC，能根据网络状况动态调整发送速率，避免网络过载造成的大量丢包。

3. HTTP的原理是什么？

HTTP 是一种基于 TCP 的应用层协议，主要用于 Web 浏览器和服务器之间传输超文本数据。它采用请求-响应模型：客户端（比如浏览器）发起请求，服务端接受并返回响应。一个请求从“请求行”开始，包含请求方法、URL和协议版本；服务端响应时，会返回状态行，服务器默认不会记录客户端的历史状态。为了实现登录状态、购物车等功能，通常会配合使用 Cookie、Session 或 Token 技术进行状态管理。此外，HTTP 支持传输各种类型的数据（如文本、图片、视频等），可以通过请求头和响应头（比如 Accept、Content-Type）来协商数据格式，实现更灵活的通信。

4. TCP协议里的TIME_WAIT状态是什么？

TIME_WAIT 是 TCP 协议中，主动关闭连接的一方在完成四次挥手中发送最后一个 ACK 报文后进入的状态，通常持续时间为 2 倍最大报文段寿命（2MSL）。这个状态主要有两个作用：

1. 防止丢失的最后 FIN 报文重传时未被正确处理：网络中可能存在延迟或丢失的 FIN 报文，TIME_WAIT 状态让主动关闭方在这段时间内继续监听，若对方重传 FIN，可以及时响应，确保链接可靠关闭。
2. 避免旧连接中的“死信包”（重复数据包）干扰新连接：每个 TCP 连接由四元组（源 IP、源端口、目的 IP、目的端口）唯一标识，TIME_WAIT 阶段保留这个四元组，防止旧连接的延迟包误导新连接，保证数据通信的准确性。

在 TIME_WAIT 状态期间，该端口号暂时无法复用，这可能导致服务器端口资源被占用较多，但这是 TCP 保证连接关闭可靠性的重要机制。

5. redis主节点挂了怎么办？

当 Redis 主节点宕机后，可以通过Redis Sentinel 或 Redis Cluster 实现自动故障转移（Failover），将某个从节点提升为新的主节点，确保服务高可用。

1. 哨兵机制（Redis Sentinel）自动故障转移：Redis 提供了 Sentinel 机制来实现主从架构的高可用。一旦主节点挂掉，哨兵会：
   • 监控主节点的心跳
   • 发现主节点不可用后进行投票确认
   • 选举一个从节点提升为新的主节点
   • 自动通知其他从节点重新复制新的主节点
   • 通知客户端更新主节点地址
2. Redis Cluster 自动故障转移：是 Redis 的分布式方案，数据分片存储在多个主节点中。它具备：
   • 多主从架构
   • 任意一个主节点宕机时，由集群中的其他节点检测到并选举一个从节点为新主
   • 客户端可自动感知主节点变更
   • 适用于大规模分布式部署
3. 人工干预：如果没有部署 Sentinel 或 Cluster，主节点挂了需要手动：
   • 将某个从节点配置为主节点
   • 修改客户端连接
   • 更新主从结构配置

6. 线程、进程、协程的区别是什么？

进程是操作系统资源分配的基本单位，拥有独立的内存空间，进程之间相互隔离，通信需要通过管道、消息队列等方式，稳定但切换开销大。线程是进程内更小的执行单位，多个线程共享进程的内存，通信高效，但存在线程安全问题，需要加锁控制，适合 CPU 密集型任务。协程是用户态的轻量线程，由程序调度，不依赖内核，切换开销极小，适合处理大量并发的 I/O 密集型任务，比如异步网络请求，缺点是调度和管理需要程序员自己控制。简单来说，进程最重、线程较轻、协程最轻，执行效率是协程 > 线程 > 进程。

7. MySQL索引底层原理是什么？

MySQL 中最常用的存储引擎是 InnoDB，它的索引底层使用的是 B+ 树结构。B+ 树是一种多路平衡查找树，所有真实数据都只存储在叶子节点中，而非叶子节点只存储键值和指向节点的指针，这使得树的高度可以控制得非常低（一般 2~4 层就能管理上千万行数数据），大大减少了磁盘 I/O。并且所有叶子节点通过链表相连，支持高效的范围查询和排序操作。在 InnoDB 中，主键索引是聚簇索引，数据行存储在主键 B+ 树的叶子节点中，因此通过主键查询非常快；而普通索引（辅助索引）是非聚簇的，它们的叶子节点只存储索引键和对应主键的值，所以通过辅助索引查询时需要先定位主键，再去主键索引中“回表”查找完整数据。索引的设计会直接影响查询效率、插入速度和存储开销，因此在使用时要根据数据量、查询频率和字段选择性合理规划索引策略。

8. 介绍一下 CAP 理论

CAP 是分布式系统中的一个基本原理，它指出在一个分布式系统中，最多只能同时满足以下三个属性中的两个，三者不可兼得。

1. Consistency（一致性）：所有节点在同一时间看到的数据是一致的（等价于单机系统的强一致性）。例如：你写入了一个值，所有节点立刻都能读到这个值。
2. Avaliability（可用性）：系统始终保证对客户端的请求返回响应，不管响应是成功或失败，至少能有结果。即使部分节点故障，系统也能继续提供服务。
3. Partition tolerance（分区容错性）：系统在出现网络分区（即节点间网络通信异常、丢包、延迟）时，仍能继续运作。这是分布式系统中必然面临的情况，无法回避。

核心：在网络发生分区（Partition）时，系统必须在一致性（C）和可用性（A）之间进行权衡。

• 若选择 C + P（保证一致性和分区容错）：系统可能牺牲可用性，比如牺牲部分请求的响应。
  • 代表系统：HBase、MonggoDB（强一致性模式）
• 若选择 A + P（保证可用性和分区容错）：系统可能牺牲一致性，比如出现短时间的数据不同步。
  • 代表系统：Cassandra、Dynamo、CouchDB