这是一篇关于技术研发工程师的面试笔记分享，拥有5年的从业经历。在面试中，他被问到了关于套接字创建、TCP连接建立、sk_buff结构体在网络数据包处理中的作用、实现数据发送过程中的流量控制以及ksoftirqd在Linux系统中的主要职责等问题。这些问题考察了被面试人的网络编程知识和实践经验，帮助他们深入理解网络数据包处理的相关概念和技术。
岗位： 技术研发工程师 从业年限： 5年
简介： 具备 5 年工作经验的技术研发工程师，擅长网络编程，熟练掌握各类流量控制算法和软件中断处理。
问题1：请简要介绍一下套接字创建的过程及其作用？
考察目标：帮助被面试人加深对套接字创建的理解，巩固其专业知识。
回答： 首先，我们需要调用 socket 函数来创建一个套接字对象。这个过程实际上是在分配一个用于通信的字节缓冲区，并为其设置一些必要的属性，比如协议类型、IP 地址和端口等。在这个过程中，我们还需要指定套接字的类型，比如 TCP 或者 UDP 等。举个例子，我在之前的一个项目中，就是使用 socket 函数创建了一个 TCP 协议的套接字，以便于和其他网络设备进行通信。
接下来，我们需要为套接字设置一个回调函数，这个函数会在套接字操作成功或失败时被调用。这个回调函数通常用来处理收到的数据或者发送的数据报。例如，在另一个项目中，我使用了一个回调函数来处理从服务器接收到的数据，并及时地将收到的数据发送给客户端。
然后，我们通过调用 bind 函数将套接字绑定到一个特定的地址和端口上，使得套接字可以被其他网络设备访问。在这个过程中，我们需要注意选择一个合适的地址和端口，以便于其他网络设备能够找到我们的套接字。例如，在某个项目中，我选择了将套接字绑定到本地主机的 IP 地址和随机生成的端口上，以确保套接字能够在本地网络中高效地被访问。
最后，如果一切顺利，我们还可以通过调用 listen 函数将套接字设置为监听状态，等待来自其他网络设备的连接请求。在这个状态下，我们的套接字会不断地监听来自其他设备的连接请求，并及时地将连接请求转换为实际的数据传输。
问题2：请解释一下TCP连接是如何建立的？
考察目标：考察被面试人对TCP连接建立过程的理解，检验其 industry thinking。
回答：
c int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
接下来，我需要使用三次握手来建立 TCP 连接。在三次握手的过程中，客户端会向服务器发送一个 SYN 报文，服务器收到后回复一个 SYN+ACK 报文，然后客户端再回复一个 ACK 报文给服务器。这个过程可以保证双方都准备好进行数据传输。
具体地说，当服务器收到客户端的 SYN 报文后，它会将其存储在一个链表中，并返回一个 SYN+ACK 报文给客户端。客户端收到这个报文后，会将其存储在另一个链表中，并返回一个 ACK 报文给服务器。在这个过程中，客户端会使用 send 或者 recv 函数来发送或接收数据。
在这个例子中，客户端和服务器之间建立了 TCP 连接，并成功实现了文件传输功能。整个过程中，我使用了 bind、connect、send 和 recv 等函数来实现 TCP 连接的建立，并通过三次握手确保了双方都准备好进行数据传输。
问题3：如何优雅地关闭套接字？
考察目标：考察被面试人是否了解套接字的关闭操作，以及如何优雅地关闭套接字。
回答： # 优雅地关闭套接字 sock.close() “`
在这个例子中，我们在尝试完数据传输后，使用“finally”块调用“close()”函数来关闭套接字。这样可以确保在程序结束时，套接字会被正确关闭，避免了资源的浪费和悬挂指针的问题。当然，除了“close()”函数外，还有其他方法可以优雅地关闭套接字，比如“shutdown()”和“send_close()”等，具体选择取决于实际情况。
问题4：请解释一下sk_buff 结构体在网络数据包处理中的作用。
考察目标：帮助被面试人加深对网络数据包处理流程的理解，巩固其专业知识。
回答： 首先，我们需要分配一个 sk_buff 结构体作为数据存储。这个过程可以通过调用 kmalloc 函数实现。例如，我们可以分配一个大小为 1024 字节的数据缓冲区，以便于处理较小或较大的数据包。
struct sk_buff *skb = kmalloc(sizeof(struct sk_buff), GFP_KERNEL);
接下来，我们将需要处理的数据放入这个缓冲区中。这通常是通过将数据复制到 sk_buff 的 data 域实现的。在这个过程中，需要注意数据的内存分配和复制，以确保数据的完整性和正确性。
memcpy(skb->data, data, len);
然后，我们需要设置数据包的一些元信息，如协议类型、协议标志、 sequence 号等。这些信息可以存储在 sk_buff 结构体的 head 域中。例如，我们可以将这些元信息存储在一个自定义的结构体中，并在设置 sk_buff 元信息时进行复制。
struct my_hdr {
__u16 protocol;
__u8 flags;
__u16 sequence;
};
void set_hdr(struct sk_buff *skb, const struct my_hdr *hdr) {
skb->head = hdr;
}
最后，当数据包处理完成后，我们需要将 sk_buff 结构体中的数据交给内核进行进一步的处理。这通常是通过调用 dev_kfree_skb 函数实现的。同时，我们也需要将 sk_buff 结构体中的各个成员置为正确的状态，以便于下一次使用。
dev_kfree_skb(skb);
总的来说，sk_buff 结构体在网络数据包处理中扮演着非常重要的角色。通过使用 sk_buff 结构体，我们可以高效地处理网络数据包，并确保数据的正确性和完整性。在我之前参与的项目中，我成功地使用了 sk_buff 结构体来处理网络数据包，并取得了良好的效果。
问题5：如何实现数据发送过程中的流量控制？
考察目标：考察被面试人对网络编程中流量控制的理解，检验其解决实际问题的能力。
回答： 1. 滑动窗口算法
滑动窗口算法是一种常见的流量控制方法，它的基本思想是维护一个固定大小的窗口，并将窗口内的数据包逐个发送出去。当窗口满时，暂停发送新的数据包，直到窗口中有空闲的位置。这种方法可以保证发送速度不会超过网络带宽，同时也能保证数据包的可靠性。在我之前的工作经验中，我曾经使用滑动窗口算法来实现流量控制，效果非常好。
例如，如果我们发送一个包含 100MB 数据的 TCP 数据包，我们可以设置窗口大小为 10MB，然后将数据包分成多个 10MB 的片段进行发送。在发送过程中，如果任何一个片段被确认已收，那么就可以继续发送下一个片段。这样可以保证发送速度不超过网络带宽，同时也能保证数据包的可靠性。
- 拥塞控制算法
拥塞控制算法是一种基于网络拥塞程度的流量控制方法，它的基本思想是避免将过多的数据包发送到网络中，以防止网络拥塞。在我之前的工作中，我曾经使用多种拥塞控制算法来实现流量控制，例如 AQM、ECN 等。这些算法可以根据网络拥塞情况和数据包延迟来动态调整发送速率，从而避免网络拥塞和数据包丢失。
例如，在发送大量数据时，我们可以使用 AQM 算法来控制发送速率，以确保网络带宽得到充分利用。具体而言，我们可以设置 AQM 参数，例如平均队列长度、最大队列长度等，以便根据网络拥塞情况来动态调整发送速率。此外，我们还可以使用 ECN 算法来提高网络利用率，例如通过使用 Explicit Congestion Notification（ECN）标志位来通知网络设备当前网络拥塞情况，从而减少数据包的丢失和延迟。
问题6：ksoftirqd 在 Linux 系统中的主要职责是什么？
考察目标：帮助被面试人了解 ksoftirqd 的作用，理解其在网络包处理过程中的关键地位。
回答： 在 Linux 系统中，ksoftirqd 的主要职责是负责处理软中断，这在网络编程中非常重要。在我之前参与的一个项目中，我使用了 ksoftirqd 来处理网络设备的中断，以确保系统的稳定运行。实际上，ksoftirqd 需要快速响应高优先级的软中断，以便及时处理网络设备的事件。例如，在处理网络设备时，ksoftirqd 可以快速检测到异常情况，并通过相应的处理机制来保护系统的安全。这使我能够在实践中充分发挥了自己的专业技能，并展现了我在网络编程领域的实际经验。总之，ksoftirqd 在 Linux 系统中的主要职责就是负责处理网络设备的 IO 事件，保证系统的稳定运行，并在短时间内响应高优先级的软中断。
点评： 这位被面试者在回答问题时表现得非常自信和专业。他深入解释了套接字创建的过程和作用、TCP 连接的建立过程以及如何优雅地关闭套接字。此外，他还详细介绍了 sk_buff 结构体在网络数据包处理中的作用，展示了他在网络编程方面的扎实基础。在回答关于流量控制和拥塞控制的问题时，他提供了具体的实现方法和实际案例，表现出自己在网络优化方面的实践经验。总之，这位被面试者表现出了深厚的网络编程知识和实践经验，很可能能够胜任相关职位。
