devops 内存分配方式比较

malloc：

优点：malloc是C语言标准库提供的内存分配函数，可移植性好，几乎在所有平台上都能使用。
缺点：malloc在处理大量小块内存分配和释放时，性能较差，容易产生内存碎片。在多线程环境下，malloc也存在一些性能问题。

jemalloc：

优点：jemalloc在多线程环境下的性能优秀，对小块内存的管理也比malloc好，能有效控制内存碎片。
缺点：jemalloc的接口和malloc不完全一致，对程序有一定的侵入性。此外，jemalloc的内存消耗较高，可能会导致程序使用更多的内存。

tcmalloc：

优点：tcmalloc在处理大量小块内存分配和释放时的性能优秀，能有效控制内存碎片。此外，tcmalloc还提供了一些额外的功能，如内存泄漏检查、内存使用统计等。
缺点：tcmalloc的接口和malloc不完全一致，对程序有一定的侵入性。此外，tcmalloc在某些情况下可能会导致内存使用率增加。

使用场景：

malloc适合在对性能要求不高，但需要兼容各种平台的场景中使用。
jemalloc和tcmalloc适合在需要处理大量小块内存分配和释放，或者运行在高并发环境下的场景中使用，如数据库、Web服务器等。在选择jemalloc和tcmalloc时，可以根据实际的内存使用模式和性能需求来决定。

Dec 09 '23 14:12 heidsoft

内存双链表技术和磁盘双链表技术实际上是数据结构中双链表的两种应用方式。

内存双链表：这种双链表直接存储在内存中，其节点包含数据和两个指针，一个指向前一个节点，一个指向后一个节点。因为数据存储在内存中，所以操作速度非常快，但数据在程序结束或系统关闭时会丢失，除非进行了持久化处理。
磁盘双链表：这种双链表存储在磁盘上，每个节点的地址是其在磁盘上的物理地址或逻辑地址，因此操作速度较慢，但数据可以持久化存储，即使程序结束或系统关闭，数据仍然存在。

实际应用中，根据数据的存储需求和性能要求，可以选择使用内存双链表或磁盘双链表。例如，如果数据需要经常进行修改和访问，并且对性能要求很高，就可以选择使用内存双链表；如果数据量非常大，或者需要持久化存储，就可以选择使用磁盘双链表。

Dec 09 '23 14:12 heidsoft

InnoDB主要使用不带链的哈希表，是因为以下几个原因：

更高的效率：不带链的哈希表在查找数据时，只需要一次哈希运算就可以定位到数据，而带链的哈希表需要进行多次哈希运算和链表遍历，效率较低。
节省内存空间：不带链的哈希表没有链表结构，所以在存储数据时占用的内存空间较少。
简化设计：不带链的哈希表的设计和实现相对简单，更容易进行优化和维护。

然而，不带链的哈希表也有其局限性，比如当哈希冲突发生时，需要重新哈希和扩容，这会导致性能下降。因此，InnoDB在实际使用中会结合使用不带链的哈希表和带链的哈希表，以达到最优的性能和内存使用效果。

Dec 09 '23 14:12 heidsoft

InnoDB的伙伴系统（Buddy System）与Linux内核的伙伴系统在基本原理上是类似的，都是为了解决内存碎片问题，通过将内存划分为不同大小的块，然后按需分配和合并。但是，由于应用场景和需求的不同，InnoDB的伙伴系统与Linux内核的伙伴系统在具体实现上还是有所差异的。

以下是两者的主要区别：

InnoDB的伙伴系统主要用于内存管理，而Linux内核的伙伴系统则用于物理内存和虚拟内存的管理。
InnoDB的伙伴系统将内存划分为多个不同大小的区，每个区的大小都是2的整数次幂，这种设计可以有效地减少内存碎片。而Linux内核的伙伴系统则将内存划分为多个不同大小的页，页的大小通常为4KB。
InnoDB的伙伴系统在内存分配和回收上使用了一种叫做“延迟合并”的策略，这种策略可以减少内存分配和回收的开销，提高内存使用效率。而Linux内核的伙伴系统则使用了一种更复杂的分配和回收策略，包括了延迟合并、预读取和热交换等技术，以提高内存管理的性能和效率。

Dec 09 '23 14:12 heidsoft

伙伴系统是一种内存管理算法。它的基本思想是将内存划分成大小为2的n次幂的块，每次根据需要分配或释放相应大小的块。为了尽量避免内存碎片，伙伴系统在分配和释放内存时，会尽量合并或分割内存块。

当请求一块内存时，伙伴系统会找到满足需求的最小的2的n次幂的内存块，并分配给请求者。如果这个内存块的大小超过了请求者的需求，那么它就会被分割成两个大小相等的“伙伴”块，其中一个被分配出去，另一个被保留。

当释放一块内存时，伙伴系统会检查这个内存块的“伙伴”是否也是空闲的。如果是，那么这两个“伙伴”就会被合并成一个更大的内存块。

这种分配和合并的过程，使得伙伴系统可以动态地调整内存块的大小，从而有效地减少内存碎片，提高内存的利用率。

Dec 09 '23 14:12 heidsoft

在伙伴系统中，内存被划分为大小为2的n次幂的块。当一个内存块被分配出去后，如果这个内存块的大小超过了实际需求，那么它就会被分割成两个大小相等的“伙伴”块。这两个块被称为“伙伴”（Buddy），因为它们的大小相同，且它们的内存地址是相邻的。

当一个内存块被释放时，伙伴系统会检查这个内存块的“伙伴”是否也是空闲的。如果是，那么这两个“伙伴”就会被合并成一个更大的内存块。这种合并和分割的过程，使得伙伴系统可以动态地调整内存块的大小，从而有效地减少内存碎片，提高内存的利用率。

因此，由于这种内存块之间的“伙伴”关系，这种内存管理系统被称为"伙伴系统"。

Dec 09 '23 14:12 heidsoft

Linux 内核加锁同步，SMP（对称多处理），和原子操作是操作系统并发控制的重要手段，下面是他们的相关原理：

Linux 内核加锁同步：Linux 内核中使用了多种锁机制来保证内核在多处理器环境下的同步，包括自旋锁（spinlock）、读写自旋锁、信号量（semaphore）、读写信号量、互斥体（mutex）等。这些锁的主要目标是保护临界区（critical section），避免多个处理器同时访问临界区中的共享数据导致数据不一致。
SMP（对称多处理）：SMP 是一种多处理器的硬件架构，它的特点是多个处理器可以共享同一块物理内存，每个处理器都可以访问这块内存中的任何位置。Linux 内核支持 SMP 架构，可以充分利用多处理器来提高系统的整体性能。在 Linux 内核中，每个处理器都运行同一份内核代码，这就要求内核代码必须是可重入的，也就是说，内核代码在任何时刻都可以被另一个处理器再次调用。
原子操作：原子操作是指在多处理器环境下，一个操作可以在开始后连续执行到结束，不会被其他处理器的任何操作打断。原子操作对于实现锁和同步机制是非常重要的。Linux 内核提供了一系列原子操作函数，例如 atomic_add()、atomic_sub()、atomic_inc()、atomic_dec() 等。这些函数在修改变量值的过程中，保证了操作的原子性，避免了在多处理器环境下的数据竞争问题。

Dec 09 '23 15:12 heidsoft

Netlink是一种在内核和用户空间之间进行通信的机制。其通信原理主要包括以下几个步骤：

套接字创建和绑定：在用户空间，通过调用socket()函数创建一个Netlink套接字。然后，通过调用bind()函数将套接字绑定到一个地址。在内核空间，也需要创建和绑定一个Netlink套接字。
消息发送：在用户空间，可以通过调用sendmsg()函数来发送消息。在内核空间，需要使用专用的netlink_unicast()或netlink_broadcast()函数来发送消息。
消息接收：在用户空间，可以通过调用recvmsg()函数来接收消息。在内核空间，需要使用专用的netlink_receive_skb()函数来接收消息。
消息处理：接收到的消息通常需要进行一些处理，例如更新路由表，配置网络设备等。处理完消息后，可能需要发送一个应答消息。
套接字关闭：通信完成后，需要关闭套接字。在用户空间，通过调用close()函数来关闭套接字。在内核空间，需要使用专用的sock_release()函数来关闭套接字。

Netlink通信过程中，消息的格式是由一个nlmsghdr结构的头和跟在其后面的负载组成的。nlmsghdr结构中包含了消息长度，消息类型，序列号，进程PID等信息。

Netlink还支持多播通信，即一条消息可以发送给多个接收者。这是通过在内核中维护一个多播组列表实现的。发送者通过指定一个多播组ID，就可以将消息发送给该多播组中的所有成员。

Netlink还支持序列号和ACK机制，以保证消息的可靠传输。每个消息都有一个序列号，接收者在接收到消息后，需要发送一个带有原消息序列号的ACK消息。发送者在发送消息后，会等待接收ACK消息。如果在一定时间内没有接收到ACK消息，发送者会重新发送消息。

Dec 10 '23 07:12 heidsoft

iproute2是Linux网络配置的一套工具集，用于处理和管理网络设备，路由，流量控制等。它使用Netlink套接字和内核进行通信，以获取和设置网络配置。

在iproute2中，主要通过libnetlink库提供的函数来实现对Netlink套接字的操作。以下是其大致的工作流程：

创建和绑定Netlink套接字：在iproute2的各个工具（如ip, tc等）中，都会调用libnetlink库的nl_open()函数来创建一个Netlink套接字。然后，调用bind()函数将套接字绑定到一个地址。
构造Netlink消息：iproute2会根据需要获取或设置的网络配置，构造相应的Netlink消息。例如，如果需要获取路由信息，就会构造一个RTM_GETROUTE类型的消息。
发送Netlink消息：iproute2会调用libnetlink库的nl_send()函数来发送Netlink消息。
接收和处理Netlink消息：iproute2会调用libnetlink库的nl_recv()函数来接收Netlink消息。然后，根据消息的类型和内容，进行相应的处理。例如，如果收到的是一个路由信息的消息，就会将路由信息打印出来。
关闭Netlink套接字：在完成所有操作后，iproute2会调用libnetlink库的nl_close()函数来关闭Netlink套接字。

通过上述步骤，iproute2可以与内核进行通信，获取和设置网络配置。这种基于Netlink的通信方式，使得iproute2能够以一种高效，灵活，可扩展的方式进行网络配置。

Dec 10 '23 07:12 heidsoft

libnetlink库是用于管理和操作Linux内核网络子系统的用户空间库。它提供了一系列函数，使得用户空间程序能够通过Netlink套接字和内核进行通信。以下是一个使用libnetlink库获取路由信息的简单示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netlink/route/route.h>
#include <netlink/route/link.h>

int main()
{
    struct nl_sock *sock;
    struct nl_cache *link_cache, *route_cache;
    struct rtnl_route *route;
    struct nl_object *obj;
    struct nl_dump_params params = {
        .dp_type = NL_DUMP_LINE,
        .dp_fd = stdout,
    };

    // 创建并连接Netlink套接字
    sock = nl_socket_alloc();
    nl_connect(sock, NETLINK_ROUTE);

    // 创建链接和路由缓存
    rtnl_link_alloc_cache(sock, AF_UNSPEC, &link_cache);
    rtnl_route_alloc_cache(sock, AF_INET, 0, &route_cache);

    // 遍历路由缓存并打印路由信息
    nl_cache_dump(route_cache, ¶ms);

    // 释放资源
    nl_cache_free(route_cache);
    nl_cache_free(link_cache);
    nl_socket_free(sock);

    return 0;
}

在上述代码中，我们首先创建一个Netlink套接字，并连接到路由Netlink。然后，我们创建了链接和路由缓存，这两个缓存将包含内核当前的链接和路由信息。

接下来，我们调用nl_cache_dump()函数遍历路由缓存并打印路由信息。在这个函数中，libnetlink将会通过Netlink套接字发送一个RTM_GETROUTE类型的消息给内核，请求获取路由信息。然后，它会接收内核返回的包含路由信息的消息，并将其解析成一个rtnl_route对象。最后，它会将这个对象转换成文本格式，并打印到标准输出。

最后，我们释放了所有分配的资源，包括路由缓存，链接缓存和Netlink套接字。

通过这个例子，我们可以看到，libnetlink库为用户空间程序提供了一种简单，高效的方式来获取和设置内核的网络配置。

Dec 10 '23 07:12 heidsoft

对不起，开发一个完整的Linux防火墙程序的例子超出了本次回答的范围。这需要对Linux网络编程，包括Netlink，libnetlink，IPTables，Netfilter等有深入的了解和实践经验。但是，我可以提供一个使用libnetlink库进行防火墙相关操作的简单示例。

以下是一个使用libnetlink库设置iptables规则的示例：

#include <stdio.h>
#include <libiptc/libiptc.h>

int main()
{
    struct xtc_handle *handle;
    struct ipt_entry *chain;
    const ipt_chainlabel chainname = "INPUT";

    // 获取iptables的"filter"表的句柄
    handle = iptc_init("filter");
    if (!handle) {
        printf("Error: iptc_init failed\n");
        return 1;
    }

    // 获取"INPUT"链
    chain = iptc_first_chain(handle);
    while (chain) {
        if (strcmp(chainname, chain->name) == 0)
            break;
        chain = iptc_next_chain(handle);
    }

    if (!chain) {
        printf("Error: chain not found\n");
        return 1;
    }

    // 在"INPUT"链的开始处添加一个规则，禁止所有入站流量
    struct ipt_entry entry;
    memset(&entry, 0, sizeof(entry));
    entry.target_offset = sizeof(struct ipt_entry);
    entry.next_offset = entry.target_offset + sizeof(struct xt_standard_target);
    strcpy(entry.ip.iniface, "eth0");
    entry.nfcache = NFC_IP_IF_IN;

    struct xt_standard_target target;
    memset(&target, 0, sizeof(target));
    target.verdict = -j DROP;
    target.target.u.user.target_size = XT_ALIGN(sizeof(target));

    if (iptc_insert_entry(chainname, &entry, 0, handle) != 1) {
        printf("Error: iptc_insert_entry failed\n");
        return 1;
    }

    // 提交修改
    if (iptc_commit(handle) != 1) {
        printf("Error: iptc_commit failed\n");
        return 1;
    }

    // 释放句柄
    iptc_free(handle);

    return 0;
}

在这个例子中，我们首先通过iptc_init函数获取了iptables的"filter"表的句柄。然后，我们通过遍历所有的链来找到名为"INPUT"的链。

接着，我们创建了一个ipt_entry对象，用于表示一个iptables规则。我们设置了这个规则的各个属性，包括接口名，网络过滤缓存标志等。然后，我们创建了一个xt_standard_target对象，用于表示这个规则的目标。我们设置了这个目标的各个属性，包括判定，目标大小等。

然后，我们通过iptc_insert_entry函数将这个规则添加到"INPUT"链的开始处。最后，我们通过iptc_commit函数提交了这个修改。

请注意，这只是一个示例，实际的防火墙程序会更加复杂。

Dec 10 '23 07:12 heidsoft

Linux网络编程是一个非常广泛的话题，包含多个子主题，如Socket编程，Netlink，libnetlink，IPTables，Netfilter等。下面是关于这些主题的一些学习资源和示例：

Socket编程：有很多关于Linux Socket编程的书籍和在线教程。比如《UNIX网络编程》这本书就是一个非常好的资源。这本书详细介绍了Socket编程的各个方面，包括TCP/IP，UDP，Unix Domain Socket等。
Netlink：Netlink是Linux内核和用户空间应用程序进行通信的一种机制。关于Netlink的好的资源有Linux内核文档，以及一些在线的博客和教程。比如这个链接(https://www.linuxjournal.com/article/7356)提供了一个简单的Netlink的使用示例。
libnetlink：libnetlink是一个库，提供了一些函数和结构，用于简化Netlink的使用。关于libnetlink的信息主要可以在Linux内核源码中的Documentation目录下找到。这个链接(https://www.infradead.org/~tgr/libnl/)也提供了一些libnetlink的使用示例。
IPTables/Netfilter：IPTables和Netfilter是Linux防火墙的核心组件。有很多关于这两个主题的书籍和在线教程。比如这个链接(https://www.netfilter.org/documentation/index.html#documentation-howto)提供了一些关于Netfilter和IPTables的文档和教程。

以上都是一些学习Linux网络编程的资源，希望对你有所帮助。

Dec 10 '23 07:12 heidsoft

学习IPTables/Netfilter框架的好方法是阅读相关的开源项目代码和文档。以下是一些有用的资源：

Netfilter项目：这是Linux内核的防火墙实现。它的源代码是学习Netfilter如何工作的好地方。你可以在这里找到源代码：https://www.netfilter.org/projects/iptables/index.html#source
Linux内核源代码：Linux内核源代码也包含了Netfilter和IPTables的实现。你可以在这里下载Linux内核源代码：https://www.kernel.org/
IPTables教程：这是一个详细的IPTables使用教程，包含了许多示例。你可以在这里找到：https://www.frozentux.net/iptables-tutorial/iptables-tutorial.html
libnetfilter_queue库：这个库允许用户空间程序接收和处理Netfilter队列的数据包。这是一个很好的实践项目，可以让你更深入地理解Netfilter的工作原理。你可以在这里找到源代码：https://www.netfilter.org/projects/libnetfilter_queue/index.html
UFW项目：这是一个用Python编写的用户友好的防火墙配置工具，它在底层使用了IPTables。你可以在这里找到源代码：https://launchpad.net/ufw
Firewalld项目：这是一个用Python编写的动态防火墙管理工具，它使用了Netfilter和IPTables。你可以在这里找到源代码：https://github.com/firewalld/firewalld

通过阅读和理解这些项目的源代码，你可以更深入地理解IPTables和Netfilter的工作原理，以及如何使用它们来实现防火墙功能。

Dec 10 '23 07:12 heidsoft