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美团优选后端一面：网络 & 操作系统

TCP 报文的组成？有哪些标志位？

TCP 报文主要由头部和数据组成，头部放一些标志字段，其中比较重要的就是橙色部分的 标志位 ，总共有 6 位，代表不同的功能吗，TCP 报文的组成如下：

橙色部分的 6 个标志位功能如下：

1、UGR： 紧急指针标志，用于传输紧急数据
2、ACK ： 确认序号标志，用于确认收到数据
3、PSH： 提示接收方在接收到数据以后，应尽快的将这个报文交付到应用程序，而不是在缓冲区缓冲
4、RST ： 用于重置错误的连接
5、SYN ： 建立连接时使用
6、FIN ： 用于释放连接

其中 seq 和 ack 功能如下：

seq ：发送数据的第一个字节的序号，比如当前报文段的 seq 为 100，当前报文段有 100 个字节，那么下一个报文段的 seq 就是 200

ack ：期待下一个收到的字节序号，比如收到了 seq 为 100 的 TCP 报文，该报文有 100 个字节，那么应该回复的 ack 就是 200

HTTP 和 HTTPS 的区别？

HTTP 是明文传输的，因此存在安全风险，而 HTTPS 则是在 HTTP 的基础上添加了 SSL/TLS 协议，来保证通信的安全的

那么双方如果需要建立 HTTP 通信的话，只需要通过 TCP 三次握手即可

但是若果需要建立 HTTPS 通信的话，除了 TCP 三次握手建立 TCP 连接，还需要进行 SSL/TLS 握手，之后双方才可以加密进行通信

扩展：HTTPS 通信流程

HTTPS 的通信流程为：

• 客户端向服务器请求获取 公钥
• 双方协商产生 对称密钥
• 双方采用 对称密钥 进行加密通信

前两个步骤是建立 SSL/TLS 的过程，HTTPS 是基于 SSL 或 TLS 进行加密的，不过 SSL 已经退出历史舞台了，现在说的 HTTPS 其实就是 HTTP+TLS

那么 TLS 握手的过程总共包含了 4 次通信 ，在 4 次通信之后，TLS 协议也就建立成功了，可以进行 HTTPS 通信了，4 次通信如下：

• 第一次通信 ClientHello：客户端向服务端发送加密请求，主要是协商 TLS 版本、随机数（生成后续的对称密钥）
• 第二次通信 ServerHello：服务端向客户端回复，主要协商 TLS 版本、随机数（生成后续的对称密钥）、数字证书（包含公钥）
• 第三次通信 客户端回应：取出数字证书的公钥，将用于通信的 对称密钥 通过公钥加密发送给服务端
• 第四次通信 服务端最后回应：使用自己本地的密钥进行解密，得到用于通信的 对称密钥

之后双方就可以使用这个 对称密钥 进行加密通信了

说一说操作系统中的死锁，如何避免死锁呢？具体使用什么样的算法？

死锁需要 同时满足 四个条件才会发生：

1、互斥 ：资源是互斥的，也就是一个资源只能被一个进程持有

2、持有并等待 ：一个进程至少占有一个资源，并且正在等待获取额外的资源

3、不可剥夺 ：进程持有的资源不可以被其他进程抢占

4、循环等待 ：每个进程持有下一个进程所需要的至少一个资源

避免死锁的话，可以通过破坏四个条件中的一个或几个来避免死锁，对于 互斥 来说，一般无法避免，因为有些资源互斥的特性我们无法改变

避免死锁常用的方法是：资源分配图 和 银行家算法

• 资源分配图 是标识进程与资源之间分配状态的有向图，节点分为 进程节点（P） 和 资源节点（R）

通过检查资源分配图中是否存在环，可以检测系统是否处于死锁状态。如果图中存在环，则系统处于死锁状态。

• 银行家算法 是一种避免死锁的预分配策略，预分配流程如下：

1、当进程请求资源时，系统尝试分配，分配后判断系统是否处于安全状态

2、如果分配后系统处于安全状态，则允许分配，否则拒绝请求

什么是虚拟内存？为什么需要？优缺点

虚拟内存是现代系统提供的对主存储器的抽象，是用于内存管理的一种技术

虚拟内存的作用就是为每个进程提供了一个大的、统一的、私有的地址空间，让每个进程认为自己在独享内存

虚拟内存的意义是定义了一块连续的虚拟地址空间，并且将内存空间扩展到了磁盘空间，也就是说一块连续的虚拟内存在进程看来是连续的，但是其实是多个物理内存碎片，并且还有一部分暂存在磁盘上，如果需要用到磁盘上的数据的话，需要进行数据交换

为什么需要虚拟内存？

通过虚拟内存，程序可以拥有超过物理内存大小的可用内存空间，并且为每个进程提供了一个连续、独享的内存空间，一个进程的错误不会影响到其他进程，提升系统稳定性

并且操作系统可以更加灵活的管理内存资源，如按需加载页面、提供高效的缓存机制

虚拟内存的优点

使用虚拟内存优点如下：

1、程序可以不受物理内存大小的限制

2、不同进程之间的内存空间相互隔离，减少进程之间干扰和内存冲突

3、操作系统可以更灵活的管理内存资源

虚拟内存的缺点

使用虚拟内存缺点如下：

1、需要将虚拟地址转换到物理地址，增加额外的性能开销

2、管理虚拟内存增加了操作系统的复杂性

3、当内存和磁盘中需要数据交换时，速度是比较慢的

扩展：操作系统如何管理虚拟地址与物理地址之间的映射关系呢？

有 内存分段 和 内存分页 两种方式

内存分段

内存分段 会根据进程实际需要使用内存大小进行分配，需要多少内存就分配多大内存的段，但是由于每个段的长度不固定，因此会在物理内存上出现内存碎片的问题，也称为 外部内存碎片 问题

举个例子：有 100MB 物理内存，程序 A 使用了 30MB，占据了 0-30MB 的区域，程序 B 使用了 40MB，占据了 30-70MB 的区域

此时程序 A 卸载了，于是腾出了 0-30MB 的内存区域，又进来一个程序 C 占用 35MB，但是此时只有 0-30MB 和 70-100MB 的物理内存区域是空闲的，并没有 35MB 的连续空间供程序 C 使用，这就是外部内存碎片问题

解决外部内存碎片问题的方法就是 内存交换 ：也就是将程序 B 先写到磁盘，再读回内存，此时将程序 B 放在内存 0-30MB 的区域，那么就留出来了 70MB 的连续空闲内存可以供程序 C 使用

内存分段的缺点： 存在外部内存碎片问题，需要内存交换来解决，效率比较低，因此为了解决该问题，引入了 内存分页

内存分页

内存分页 会将虚拟和物理内存空间切分为一页一页的固定大小，这样就 不会存在内存碎片的问题了 ，通过 页表 来记录虚拟地址和物理地址之间的映射关系，如果物理内存不够的话，操作系统会根据置换策略，将一些页面给写入到磁盘上，释放这些页面占用的内存空间，当需要使用这些页面时，再去磁盘中加载对应页到内存中