C/C++ Linux后臺服務器開發高級架構師學習知識點路線總結（2021架構師篇完整版）

前言：

小編之前有跟大家分享過一篇架構師體系知識點總結的文章，今天在原來的基礎上有所改變更新（2021版）。

相信大家也知道，想要成為一名架構師肯定是需要一定的時間經驗累積，才可以達到架構師的水平，今天分享的是成為架構師需要掌握的技術知識點，盡量的完善，目前對標的是知名企業騰訊、阿里等等后端開發崗位。

今天更新的內容是從Linux高級互聯網架構師知識點說起，基礎的知識點今天在這里就不寫出來了，有需要了解的朋友可以看看我之前的文章點擊：C/C++Linux服務器開發高級架構師

Linux高級互聯網架構師專欄
目錄：

一：源碼分析專題

二：中間件開發專題

三、集群

四：Linux系統專題

五：性能與測試專題

六：運維統計專題

七：分布式架構專題

八：挑戰網絡性能極限DPDK專欄

九、全方位分析Linux內核代碼專欄

文末附上整體的思路圖

一：源碼分析專題

源碼閱讀能力是提升技術必不可少的途徑

1、Nginx源碼

知識點包括：Nginx基礎架構、HTTP架構、 進程間的通信機制、Nginx高級數據結構、slab共享內存、upstream機制設計

2、Redis源碼

知識點包括：Redis存儲系統原理、數據模型與鍵值映射、內存操作與磁盤同步、主從同步，原子操作、底層IO實現解析

3、skynet源碼

知識點包括：網絡模塊實現與數據共享、定時器實現、actor實現與cluster集群、lua輔助庫的實現、負載均衡與熱更新方案、c服務開發與對接客戶端、skynet奇技淫巧

4、ZeroMQ源碼

知識點包括：消息模型 發布訂閱/推拉模型、通信協議 inproc/ipc/tcp/pgm、性能分析與經典MQ對比、底層網絡通信實現機制、zmq系統架構與實現原理

二：中間件開發專題

要有造輪子的能力，也要有不造輪子的覺悟，SDK是高級開發必須要有的封裝能力

1、高性能組件

知識點包括：如何設計內存池、高并發場景下的消息隊列、協程框架的實現、手寫線程池、異步請求池、連接池、

2、高并發網絡IO

知識點包括：select,poll和epoll模型的區別、 Linux系統IO模型、理解Linux 服務器高并發編程、網絡接入層架構設計、你必須懂得Epoll玩法

3、并發性

知識點包括：多線程與線程安全、事務的隔離級別、公平鎖&非公平鎖、CopyOnWrite容器、悲觀鎖&樂觀鎖&CAS&ABA問題、 事務ACID特性

4、Web服務

知識點包括：反向代理Nginx、最廣泛的web服務器 Httpd、高性能 Web 平臺OpenResty

5、定時調度

知識點包括：分布式定時調度 Opencron、觸發器按時啟動原理、Linux定時任務cron配置

6、消息隊列

知識點包括：消息總線VS消息隊列、Redis 消息推送、如何保證消費者接收消息的順序

7、Web安全

知識點包括：CSRF原理及防范、高級Dos攻擊-Hash碰撞攻擊、腳本注入文件上傳漏洞、SQL注入、XSS攻擊原理與解決方案

8、網絡協議棧

知識點包括：tcp/udp/ip/eth、多進程實現高并發、滑動窗口、延遲確認、定時重傳、流量控制、tcp握手揮手

三、集群

必須要有的產品級技能。

1、MySQL集群

知識點包括：MySQL Cluster 評估指南、讀寫分離 分庫分表、Binlog機制分析、健全性檢查與故障排除、數據模型與查詢設計

2、Redis集群

知識點包括：Redis Cluster方案、節點自動發現、master/slave 選舉，集群容錯、ASK轉向/MOVED轉向機制

3、FastDFS集群

知識點包括：tracker與storage節點、文件上傳/下載測試、fastdfs-nginx-module的原理、fastdfs的實現原理

4、K8S集群

知識點包括：K8S核心組件、無縫對接新應用、快速部署應用與擴展、自動部署、管理容器化

5、Nginx集群

知識點包括：Nginx的實現原理、經典應用場景、高可用方案的實現機制、LVS與Nginx集群

6、 MongoDB集群

知識點包括：高可用的MongoDB集群方案、文檔管理機制與實現、配置分片的表與片鍵、MongoDB集群環境部署

7、etcd分布式注冊

知識點包括：etcd的概念與集群環境部署、etcd的特性與數據結構、原理及其內部選舉機制etcd集群實現機制

8、rpc微服務 tars

知識點包括：tars的搭建與部署、微服務rpc的原理

四：Linux系統專題

Linux是每個工程師都會討論的話題

1、環境編程

知識點包括：系統文件操作 一切設備接文件、信號量 mmap 共享內存、 系統時間 時間戳 定時器、網絡IO編程 epoll機制、鎖機制 互斥鎖 spinlock 條件變量 原子操作、進程/線程 數據同步機制

2、系統運維

知識點包括：系統日志管理與配置、服務器環境搭建與配置、集成化工具安裝、shell命令 文件操作

五：性能與測試專題

程序優化是所有程序產品必不可少的話題

1、理解性能優化

知識點包括：容量評估 平均QPS 高峰QPS 單機QPS、CDN網絡加速原理、連接池的性能優化、性能優化方法論

2、MySQL調優

知識點包括：理解MySQL底層原理 B+Tree機制、索引優化揭秘、 SQL語句優化、SQL執行機制詳解

3、測試理論

知識點包括：深度解析 TDD 測試驅動開發、全鏈路壓測經驗、Nginx根據IP進行灰度發布 A/B Test、真實流量測試工具 tcpcopy、單元測試minUnit

4、Linux調優

知識點包括：內核代碼組織架構、系統IO參數調優配置、網絡協議棧參數配置、內核代碼編譯與內核更換

5、GCC調優

知識點包括：快速編譯工程Makefile編寫、編譯機制 編譯原理

六：運維統計專題

團隊合作，產品開發，必須要有代碼管理能力

1、Jenkins

知識點包括：搭建Jenkins自動化部署環境、test\pre\production 多環境發布、Jenkins集成git實現自動部署、Jenkins多環境配置，權限管理及插件使用

2、虛擬化

知識點包括：Xen虛擬化搭建與原理詳解、KVM經典詳解、OpenStack架構知識梳理、開源Linux容器 OpenVZ

3、Docker

知識點包括：Dockerfile的編譯與鏡像編譯、Docker-Compose部署與編排、Docker命令與鏡像版本提交、Docker的原理

七：分布式架構專題

以銅為鏡，可以正衣冠；以古為鏡，可以知興替；以人為鏡，可以明得失。從互聯網一線產品的技術架構，提高自己的視野

1、架構實戰

知識點包括：新浪門戶負載均衡方案解析、京東海量存儲哈希存儲引擎解密、虎牙核心視頻直播架構技術揭秘、京東分布式K-V存儲設計與挑戰、阿里網絡故障智能化治理解決方案、小艾叮咚語音核心技術語音合成實戰、微信安全開放性云平臺架構探秘、愛奇藝大數據平臺的構建之路

2、架構中間件

知識點包括：遠程調用rpc從入門到精通、多進程高效通信之共享MM全攻略、Nginx進程間通信剖析、高性能服務器為什么需要內存池、百度大規模時序指標自動異常檢測實戰

3、架構策略

知識點包括：訂閱者發布者模式實現高并發架構、阿里云Elasticsearch架構解析與性能優化實踐、兩段提交與多段提交、UDP分片原理分析及其實現方法、Reactor模式和線程池實現高并發服務

4、架構原理

知識點包括：消息驅動式架構設計方法論、動態域名解析和CDN原理、Zookeeper原理、分布式鎖的原理、P2P去中心化原理、 應用層協議設計方法論

對于自學的朋友，耗時比較久，技術棧不完善，架構不成體系，自律性差。這里給大家分享一個學習視頻鏈接，訂閱后免費試聽點擊：C/C++Linux服務器開發高級架構師

八：挑戰網絡性能極限DPDK專欄

1、認識DPDK

知識點包括：主流包處理硬件平臺、解讀數據包處理能力

件包處理的潛力：DPDK加速網絡節點、DPDK加速計算節點、DPDK加速存儲節點、DPDK的方法論

實踐回顧理論：Skeleton、L3fwd

2、Cache和內存

知識點包括：Cache系統、Cache地址映射和變換、Cache的寫策略、Cache預取、Cache一致性、TBL和巨頁、英特爾數據直接DDIO、非統一內存訪問NUMA

存儲系統：系統架構的演進、內存子系統

3、并行計算

知識點包括多核性能和可擴展性：追求性能水平擴展、多核處理器親和性、DPDK的多線程

指令并發與數據并行：指令并發、單指令多數據

4、同步互斥機制

知識點包括原子操作：處理器上的原子操作、Linux內核原子操作、DPDK原子操作實現與應用

讀寫鎖：Linux讀寫鎖核心API、DPDK讀寫鎖實現和應用

自旋鎖：自旋鎖的缺點、Linux自旋鎖API、DPDK自旋鎖實現和應用

無鎖機制：Linux內核無鎖環形緩沖、DPDK無鎖環形緩沖

5、報文轉發

知識點包括轉發框架介紹：網絡處理模塊劃分、DPDK run to completion模型、DPDK pipeline模型

轉發算法：精確匹配算法、最長前綴匹配算法、ACL算法、報文分發

6、PCIe與包處理I/O

知識點包括PCIe事務的角度：異常中斷模、式輪詢模式、混合中斷輪詢模式

PCIe上的數據傳輸能力：Brust收發包的優點、批處理和時延隱藏、利用Intel SIMD指令并行化包收發、網卡DMA描述符環形隊列、數據包收發—CPU和I/O

Mbuf和Mempool：Mbuf、Mempool

7、網卡性能優化

知識點包括DPDK的輪詢模式：異步中斷模式、異步中斷模式、混合中斷輪詢模式

網卡I/O性能優化：Burst收發包的優點、批處理和時延隱藏、Intel SIMD指令并行轉發

平臺優化及其配置調優：硬件平臺的性能影響、軟件平臺的性能影響

隊列長度及各種閾值的設置：收包隊列長度、發包隊列長度、收包隊列可釋放描述符數量閾值、發包隊列可釋放描述符數量閾值、發包描述符釋放閾值

8、流分類與多隊列

知識點包括多隊列：網卡多隊列的由來、Linux內核對多隊列支持、DPDK與多隊列、隊列分配

流分類：包的類型、接收方擴展 RSS、Flow Director、服務質量、虛擬化流分類的方式、流過濾

流分類技術的使用：DPDK結合網卡Flow Director功能、DPDK結合網卡虛擬化及cloud Filter功能、可重構匹配表

9、Intel 硬件功能

知識點包括：網卡硬件卸載功能、DPDK軟件接口、硬件與軟件功能實現、分片組包卸載

計算及更新功能卸載：VLAN硬件卸載、IEEE1588硬件卸載功能、IP TCP/UDP/SCTP checksum硬件卸載功能、Tunnel硬件卸載功能

10、X86平臺的IO虛擬化

知識點包括：PCIe網卡透傳下的收發包流程、I/O透傳虛擬化配置

X86平臺虛擬化概述：CPU虛擬化、內存虛擬化、I/O虛擬化

I/O透傳虛擬化：Intel VT-d、PCI SR-IOV

11、半虛擬化Virtio

知識點包括：Virtio使用

Virtio規范和原理：設備的配置、虛擬隊列的配置、設備的使用

Virtio網絡設備驅動設計：Virtio網絡設備Linux內核驅動設計、基于DPDK用戶空間Virtio網絡設備驅動設計

12、加速包處理的vhost優化方案

知識點包括vhost的演進和原理:Qemu與Virtio-net、Linux內核態vhost-net、用戶態vhost

基于DPDK的用戶態vhost設計：消息機制、地址轉換和映射虛擬機內存、vhost特性協商、virtio-net設備管理、vhost中的Checksum和TSO功能卸載

DPDK vhost編程實例：報文收發接口、使用DPDK vhost lib、使用DPDK vhost PMD

13、DPDK與網絡功能虛擬化

知識點包括:網絡功能虛擬化、OPNFV與DPDK、NFV的部署、

VNF自身特性的評估：性能分析方法論、性能優化思路

VNF的設計：VNF虛擬網絡接口的選擇、IVSHMEM共享內存的PCI設備、網卡輪詢和混合中斷輪詢模式的選擇、硬件加速功能的考慮、服務質量的保證

實例分析和商業案例：Virtual BRAS、Brocade vRouter 5600

14、Open vSwitch中的DPDK性能加速

知識點包括：虛擬交換機、OVS

DPDK加速的OVS：OVS的數據通路、DPDK加速的數據通路、DPDK加速的OVS性能

15、基于DPDK的存儲軟件優化

知識點包括：基于以太網的存儲系統、以太網存儲系統的優化

SPDK介紹：基于DPDK的用戶態TCP/IP棧、用戶態存儲驅動、SPDK中iSCSI target實現與性能

九、全方位分析Linux內核代碼專欄

1、進程管理和調度

知識點包括：進程的優先級、進程生命周期

進程表示：進程類型、命名空間、進程ID號、進程關系

進程管理相關的系統調：進程復制、內核線程、啟動新進程、退出進程

調度器的實現：概觀、數據結構、處理優先級、核心調度器

完全公平調度類：數據結構、CFS操作、隊列操作、選擇下一個進程、處理周期性調度器、喚醒搶占、處理新進程

實時調度類：性質、數據結構、調度器操作

調度器增強：SMP調度器、調度域和控制組、內核搶占和低延遲相關工作

2、內存管理

知識點包括(N)UMA模型中的內存組織：概述、數據結構

頁表：數據結構、頁表項的創建和操作

初始化內存管理：建立數據結構、特定于體系結構的設置、啟動過程期間的內存管理

物理內存管理：伙伴系統的結構、避免碎片、初始化內存域和結點數據結構、分配器API、分配頁、釋放頁、內核中不連續頁的分配、內核映射

slab分配器：備選分配器、內核中的內存管理、slab分配的原理、實現、通用緩存

3、進程虛擬內存

知識點包括：內存映射的原理

進程虛擬地址空間：進程地址空間的布局、建立布局

數據結構：樹和鏈表、虛擬內存區域的表示、優先查找樹

對區域的操作：將虛擬地址關聯到區域、區域合并、插入區域、創建區域

內存映射：創建映射、刪除映射、非線性映射

反向映射：數據結構、建立逆向映射、使用逆向映射

用戶空間缺頁異常的校正：按需分配/調頁、匿名頁、寫時復制、獲取非線性映射

4、設備驅動程序

知識點包括訪問設備：設備文件、字符設備、塊設備和其他設備、使用ioctl進行設備尋址、主從設備號的表示、注冊

與文件系統關聯：inode中的設備文件成員、標準文件操作、用于字符設備的標準操作、用于塊設備的標準操作

字符設備操作：表示字符設備、打開設備文件、讀寫操作

塊設備操作：塊設備的表示、數據結構、向系統添加磁盤和分區、打開塊設備文件、請求結構、BIO、提交請求、I/O調度、ioctl的實現

資源分配：資源管理、I/O內存、I/O端口

總線系統：通用驅動程序模型、PCI總線、USB

5、虛擬文件系統

知識點包括：文件系統類型

通用文件模型：inode、鏈接、編程接口、將文件作為通用接口

proc文件系統：/proc的內容、數據結構、初始化、裝載proc文件系統、管理/proc數據項、進程相關的信息、系統控制機制

簡單的文件系統：順序文件、用libfs編寫文件系統、調試文件系統、偽文件系統

sysfs：數據結構、裝載文件系統、、文件和目錄操作、向sysfs添加內容

VFS的結構：結構概觀、inode、特定于進程的信息、文件操作、目錄項緩存

處理VFS對象：文件系統操作、文件操作

標準函數：通用讀取例程、失效機制、權限檢查

6、系統調用

知識點包括系統程序設計基礎：追蹤系統調用、支持的標準、重啟系統調用

中斷：中斷類型、硬件IRQ、處理中斷、數據結構、中斷電流處理、初始化和分配IRQ、處理IRQ

軟中斷：開啟軟中斷處理、軟中斷守護進程

tasklet：創建tasklet、注冊tasklet、執行tasklet

等待隊列和完成量：等待隊列、完成量、工作隊列

系統調用的實現：系統調用的結構、訪問用戶空間、追蹤系統調用

7、頁面回收和頁交換

知識點包括：交換令牌、數據回寫

概述：可換出頁、頁顛簸、頁交換算法

Linux內核中的頁面回收和頁交換：交換區的組織、檢查內存使用情況、選擇要換出的頁、處理缺頁異常、減縮內核緩存

管理交換區：數據結構、創建交換區、激活交換區

交換緩存：標識換出頁、交換緩存的結構、添加新頁、搜索一頁

頁面回收：概述、數據結構、確定頁的活動程度、收縮內存域、隔離LRU頁和集中回收、收縮活動頁鏈表、回收不活動頁

處理交換缺頁異常：換入頁、讀取數據、交換預讀

發起內存回收：kswapd進行周期性內存回收、在嚴重內存不足時換出頁

收縮其他緩存：數據結構、注冊和刪除收縮器、收縮緩存

文末整體的思路圖分享給大家，清晰版可以+qun832218493獲取

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的C/C++ Linux后台服务器开发高级架构师学习知识点路线总结（2022架构师篇完整版）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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