Network 网络与 IO 面试模块

大厂后端 P6+/高级岗的底子——TCP 握手 / HTTP 演进 / 网络 IO 模型 / epoll / 零拷贝答不上来，分布式 / MQ / Redis / Netty 全都讲不深。

本模块定位为 "网络协议 + IO 基础设施" 层，是上面所有应用层中间件的前置必修：

① 网络协议（TCP / HTTP / HTTPS / WebSocket）—— 所有上层通信的根基 ② IO 三件套（BIO/NIO/AIO + select/poll/epoll + 零拷贝）—— Netty / Nginx / Redis / Kafka 全建立于此

跟相邻模块的边界：

应用层中间件（Netty / Nginx / Dubbo / Elasticsearch / RPC）→ Middleware 模块

Spring Cloud 微服务工程（注册中心 / 网关 / 限流 / 链路追踪）→ Microservice 模块

缓存 / 消息 / 数据库 → Redis / MQ / MySQL

一、模块导航

网络协议（4 篇）

文档	一句话定位
TCP 协议	三次握手 / 四次挥手 / TIME_WAIT / 半连接队列 / Nagle / 拥塞控制
HTTP 协议	1.0→1.1→2→3 演进 / HTTPS TLS 握手 / 缓存 / CORS / 状态码
WebSocket	HTTP Upgrade 握手 / 帧格式 / 心跳 / 海量长连接架构
WebRTC 与 ICE	信令/媒体/ICE 三大件 / candidate(host/srflx/relay) / STUN/TURN / SFU / 容器 node_ip 坑

网络 IO 基础（3 篇）

文档	一句话定位
网络 IO 模型	BIO / NIO / AIO 五种模型对比 + Reactor 主从架构
多路复用	select / poll / epoll 深度对比 + LT/ET + SO_REUSEPORT 惊群
零拷贝	mmap / sendfile / splice + Kafka/Netty/RocketMQ 实战

流量入口（1 篇）

文档	一句话定位
反向代理	正向 vs 反向 / L4-L7 / 与 LB&网关&CDN 边界 / X-Forwarded-For 真实 IP 透传

二、面试高频题 → 文档映射

TCP 协议

高频题	跳转
三次握手为什么不是两次？	TCP
四次挥手为什么不是三次？	TCP
TIME_WAIT 为什么 2MSL？	TCP
CLOSE_WAIT 堆积怎么排查？	TCP
半连接 / 全连接队列？SYN flood？	TCP
Nagle / TCP_NODELAY / Cork？	TCP
拥塞控制四件套 / BBR？	TCP
TCP 粘包根因？	TCP
tcp_tw_reuse vs recycle？	TCP

HTTP 协议

高频题	跳转
HTTP 1.0 / 1.1 / 2 / 3 演进？	HTTP
HTTP/2 多路复用怎么实现？	HTTP
HTTP/3 为什么用 UDP？	HTTP
HTTPS 混合加密原理？	HTTP
TLS 1.2 vs 1.3 握手？	HTTP
0RTT 是什么？有什么风险？	HTTP
缓存机制（强缓存 / 协商缓存）？	HTTP
CORS 跨域怎么实现？	HTTP
301 vs 302 vs 307 vs 308？	HTTP

IO 模型与多路复用

高频题	跳转
BIO/NIO/AIO 区别？	网络IO模型
同步异步、阻塞非阻塞关系？	网络IO模型
Redis 单线程为什么能扛 10w QPS？	网络IO模型
Reactor 主从模型？	网络IO模型
select/poll/epoll 区别？	多路复用
epoll 红黑树和就绪链表？	多路复用
LT 和 ET 区别？	多路复用
epoll 是 mmap 共享内存吗？	多路复用
惊群问题怎么解决？	多路复用
io_uring 跟 epoll 区别？	多路复用

零拷贝

高频题	跳转
Kafka 为什么这么快？	零拷贝
传统 IO 4 次拷贝 4 次切换在哪？	零拷贝
mmap 和 sendfile 区别和选型？	零拷贝
Netty 的零拷贝有几种？	零拷贝
sendfile + DMA gather 怎么实现 0 拷贝？	零拷贝

WebSocket

高频题	跳转
WebSocket 跟 SSE 怎么选？	WebSocket
握手过程？Sec-WebSocket-Key 干嘛？	WebSocket
怎么设计心跳？	WebSocket
Nginx 怎么反代 WebSocket？	WebSocket
千万长连接怎么架构？	WebSocket
消息可靠性怎么保证？	WebSocket
鉴权放在哪做？	WebSocket
浏览器能主动发 Ping 帧吗？	WebSocket

反向代理

高频题	跳转
正向代理 vs 反向代理一句话区分？	反向代理
L4 代理和 L7 代理区别？各用在哪？	反向代理
反向代理、负载均衡、API 网关、CDN 关系？	反向代理
后端为什么拿不到真实客户端 IP？怎么解决？	反向代理
X-Forwarded-For 被伪造怎么办？	反向代理
L4 代理怎么透传真实 IP（PROXY protocol）？	反向代理
HTTPS 卸载在哪做？后端怎么知道原始协议？	反向代理
反向代理是单点吗？怎么做高可用？	反向代理

三、依赖关系图

              [TCP 协议]
              三次握手 / 四次挥手
              TIME_WAIT / 拥塞控制
                    │
        ┌───────────┼───────────┐
        ▼           ▼           ▼
   [HTTP 协议]  [WebSocket]  [网络 IO 模型]
   1.0→1.1→2→3  HTTP Upgrade  BIO/NIO/AIO
   HTTPS / TLS  长连接帧格式   Reactor 模式
                                │
                     ┌──────────┴──────────┐
                     ▼                     ▼
                [多路复用]              [零拷贝]
                select/poll/epoll       mmap/sendfile/splice
                     │                     │
                     └──────────┬──────────┘
                                │
                                ▼ 提供基础设施
                       (../Middleware/ 应用层中间件)
                       Netty / Nginx / RPC / Dubbo / ES

核心传导：

协议层：TCP 是地基；HTTP / WebSocket 都建在 TCP 上；HTTPS = HTTP + TLS。
IO 层：BIO → NIO 多路复用（epoll）→ 零拷贝是中间件性能极致化的关键。
应用层：Netty / Nginx / Redis / Kafka / RocketMQ 全都是"NIO 多路复用 + 零拷贝"的工业级实现。

四、跨模块联动

主题	本模块（基础）	应用 / 实现
Netty 线程模型	网络 IO 模型 / 多路复用	Middleware/Netty
零拷贝 sendfile/mmap	零拷贝	MQ/存储机制（CommitLog mmap + 消费 sendfile） MySQL/三大日志（部分 mmap）
epoll 多路复用	多路复用	Redis/工作流程（单线程 + epoll） Middleware/Nginx
TCP 粘包	TCP 协议	Middleware/Netty（LengthFieldBasedFrameDecoder） Middleware/RPC 原理（协议设计）
HTTP/2 + Reactor Netty	HTTP 协议	Microservice/SpringCloudGateway
WebSocket 长连接	WebSocket	Middleware/Netty + Middleware/Nginx 反代

五、推荐学习路径

新手路径（按依赖顺序）

1. TCP 协议             ← 一切上层通信的根
2. HTTP 协议            ← Web 必修（含 HTTPS / TLS）
3. 网络 IO 模型          ← BIO/NIO/AIO 概念，Reactor 模式
4. 多路复用              ← 必学 epoll，搞懂 LT/ET
5. 零拷贝                ← 中间件性能基石
6. WebSocket            ← 长连接 / IM / 推送
   ↓ 进入应用层
转到 ../Middleware/  学 Netty / Nginx / RPC / Dubbo / ES

面试速通路径（30 分钟刷答题模板）

每篇都已配 答题模板（60 秒话术）——直接复述就是 senior 级回答：

六、关键速记表

TCP 关键面试题速记

问题	一句话答案
三次握手为什么三次？	防历史连接复活 + 同步 ISN
四次挥手为什么四次？	Server ACK 立即回，FIN 等数据发完才发
TIME_WAIT 2MSL？	① 保最后 ACK 到达；② 让旧报文消亡
CLOSE_WAIT 堆积？	应用没 close（资源泄漏）
Nagle vs TCP_NODELAY？	RPC 必关 Nagle
拥塞控制 Linux 默认？	CUBIC，长肥管道换 BBR

HTTP 演进速记

版本	痛点解决	引入
1.0	—	基础
1.1	多次握手	keep-alive / chunked / Range / Host
2	HoL + header 重复	二进制帧 + 多路复用 + HPACK
3 (QUIC)	TCP HoL + 切网断连	UDP + 0/1RTT + Connection ID

IO 模型对比

模型	等数据	拷贝	线程数	代表
BIO	阻塞	阻塞	1 conn 1 thread	老 Tomcat / JDBC
NIO 多路复用	非阻塞	阻塞	1 thread N conn	Netty / Redis / Nginx
AIO	异步	异步	内核回调	Java AIO（Linux 鸡肋）

多路复用三代

维度	select	poll	epoll
fd 上限	1024	无	无
数据结构	位图	数组	红黑树 + 就绪链表
复杂度	O(n) 遍历	O(n) 遍历	O(就绪数)
fd 拷贝	全量	全量	注册一次
触发方式	主动遍历	主动遍历	中断回调

零拷贝技术

技术	CPU 拷贝	切换	用在哪
传统 read+write	2	4	—
mmap + write	1	4	RocketMQ CommitLog 写入
sendfile (2.1)	1	2	老版本
sendfile + SG-DMA (2.4+)	0	2	Kafka / Nginx
splice	0	2	HAProxy 代理

七、生产踩坑 TOP 6（跨文档汇总）

JDK NIO epoll 空轮询 BUG：CPU 100% → Netty 自动重建 Selector。→ 网络IO模型
MappedByteBuffer 内存泄漏：JVM 堆压力小不 GC → mmap 不释放 → RES 涨爆。反射调 Cleaner.clean。→ 零拷贝
CLOSE_WAIT 堆积：应用没 close → 端口耗尽。→ TCP 协议
TIME_WAIT 端口耗尽：高并发短连接 + 主动关闭方。→ TCP 协议
HTTPS 0RTT 重放攻击：TLS 1.3 0RTT 数据可重放，敏感请求禁用。→ HTTP 协议
WebSocket 心跳错配：客户端不发 Ping，Nginx 60s 默认断连。→ WebSocket

八、面试常被一连串追问的话题

按出现频率列出（每条主线对应至少一篇深度文档）：

TCP：三次握手 → ISN 同步 → SYN flood → 全/半连接队列 → 四次挥手 → TIME_WAIT 2MSL → CLOSE_WAIT 排查 → Nagle → 拥塞控制（CUBIC vs BBR）
HTTP：1.0→1.1→2→3 演进 → 多路复用 → HoL → HTTPS 混合加密 → TLS 1.3 → 0RTT → 缓存（强/协商）
IO 模型：BIO 怎么死的 → NIO 多路复用 → epoll 红黑树+就绪链表 → LT vs ET → io_uring
零拷贝：传统 IO 4 次拷贝 → mmap → sendfile → SG-DMA 真 0 拷贝 → Kafka/Netty 各用什么
WebSocket：握手 Upgrade → Sec-WebSocket-Key → 帧格式 → 心跳 → 海量长连接架构

九、相关模块

Middleware 模块 — Netty / Nginx / RPC / Dubbo / ES（应用层，建立在本模块之上）
Microservice 模块 — Spring Cloud Gateway 基于 Reactor Netty（HTTP/2 是其底层协议）
Redis 模块 — 单 Reactor + epoll 极致案例
MQ 模块 — RocketMQ Remoting 基于 Netty + 存储用 mmap/sendfile
JVM 模块 — 堆外内存 / DirectByteBuffer / Cleaner
Concurrency 模块 — Reactor 线程模型与并发原理

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Network 网络与 IO 面试模块

一、模块导航

网络协议（4 篇）

网络 IO 基础（3 篇）

流量入口（1 篇）

二、面试高频题 → 文档映射

TCP 协议

HTTP 协议

IO 模型与多路复用

零拷贝

WebSocket

反向代理

三、依赖关系图

四、跨模块联动

五、推荐学习路径

新手路径（按依赖顺序）

面试速通路径（30 分钟刷答题模板）

六、关键速记表

TCP 关键面试题速记

HTTP 演进速记

IO 模型对比

多路复用三代

零拷贝技术

七、生产踩坑 TOP 6（跨文档汇总）

八、面试常被一连串追问的话题

九、相关模块