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程序员练级攻略：系统知识

进入专业的编程领域，学习系统知识是非常关键的一部分。

• 《深入理解计算机系统》，原书名为《Computer Systems A Programmer’s Perspective》。

本书的最大优点是为程序员描述计算机系统的实现细节，帮助其在大脑中构造一个层次型的计算机系统。从最底层的数据在内存中的表示到流水线指令的构成，到虚拟存储器，到编译系统，到动态加载库，到最后的用户态应用。通过掌握程序是如何映射到系统上，以及程序是如何执行的，你能够更好地理解程序的行为为什么是这样的，以及效率低下是如何造成的。

网络编程知识

理查德·史蒂文斯（Richard Stevens） 的三套巨经典无比的书。大师的 个人主页 。

• 《Unix 高级环境编程》。
• 《Unix 网络编程》 第 1 卷 套接口 API 、第 2 卷 进程间通信 。
• 《TCP/IP 详解 卷 I 协议》。
• 《TCP/IP 详解》这本书迄今至少被 近五百篇学术论文引用过 ，书中把这个协议深入浅出地讲出来，还画了几百张时序图。

Linux网络编程与协议分析知识

• 《Linux C 编程一站式学习》。
• 《TCP/IP 网络编程》。
• 《图解 TCP/IP》，这本书其实并不是只讲了 TCP/IP，应该是叫《计算机网络》才对，主要是给想快速入门的人看的。
• 《The TCP/IP Guide》，这本书在豆瓣上的评分 9.2，这里给的链接是这本书的 HTML 英文免费版的，里面的图画得很精彩。

学习网络协议不单只是看书，最好用个抓包工具看看这些网络包是什么样的。

• 《Wireshark 数据包分析实战》。在这本书中，作者结合一些简单易懂的实际网络案例，图文并茂地演示使用 Wireshark 进行数据包分析的技术方法，可以让我们更好地了解和学习网络协议。当然，也拥有了一定的黑客的技能。

看完《Unix 高级环境编程》后，可以趁热打铁看看《Linux/Unix 系统编程手册》或是罗伯特·拉姆（Robert Love）的 Linux System Programming 英文电子版 。其中文翻译版Linux 系统编程 也值得一读，虽然和《Unix 高级环境编程》很像，不过其主要突出的是 Linux 的一些关键技术和相关的系统调用。

关于 TCP 相关文章。

• Let’s code a TCP/IP stack, 1: Ethernet & ARP
• Let’s code a TCP/IP stack, 2: IPv4 & ICMPv4
• Let’s code a TCP/IP stack, 3: TCP Basics & Handshake
• Let’s code a TCP/IP stack, 4: TCP Data Flow & Socket API
• Let’s code a TCP/IP stack, 5: TCP Retransmission

对于系统知识，主要有以下一些学习要点。

• 用这些系统知识操作一下文件系统，实现一个可以拷贝目录树的小程序。
• 用 fork / wait / waitpid 写一个多进程的程序，用 pthread 写一个多线程带同步或互斥的程序。比如，多进程购票的程序。
• 用 signal / kill / raise / alarm / pause / sigprocmask 实现一个多进程间的信号量通信的程序。
• 学会使用 gcc 和 gdb 来编程和调试程序（参看我的《用 gdb 调试程序》一、二、三、四、五、六、七）。
• 学会使用 makefile 来编译程序（参看我的《跟我一起写 makefile》一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四）。
• Socket 的进程间通信。用 C 语言写一个 1 对 1 的聊天小程序，或是一个简单的 HTTP 服务器。

C10K 问题

操作系统处理大并发请求的问题

• “C10K Problem （中文翻译版）”。

• The Secret To 10 Million Concurrent Connections -The Kernel Is The Problem, Not The Solution

实践项目

实现语言可以用 C、C++ 或 Java。

实现一个 telnet 版本的聊天服务器，主要有以下需求。

• 每个客户端可以用使用telnet ip:port的方式连接到服务器上。
• 新连接需要用用户名和密码登录，如果没有，则需要注册一个。
• 然后可以选择一个聊天室加入聊天。
• 管理员有权创建或删除聊天室，普通人员只有加入、退出、查询聊天室的权力。
• 聊天室需要有人数限制，每个人发出来的话，其它所有的人都要能看得到。

实现一个简单的 HTTP 服务器，主要有以下需求。

• 解释浏览器传来的 HTTP 协议，只需要处理 URL path。
• 然后把所代理的目录列出来。
• 在浏览器上可以浏览目录里的文件和下级目录。
• 如果点击文件，则把文件打开传给浏览器（浏览器能够自动显示图片、PDF，或 HTML、CSS、JavaScript 以及文本文件）。
• 如果点击子目录，则进入到子目录中，并把子目录中的文件列出来。

实现一个生产者 / 消费者消息队列服务，主要有以下需求。

• 消息队列采用一个 Ring-buffer 的数据结构。
• 可以有多个 topic 供生产者写入消息及消费者取出消息。
• 需要支持多个生产者并发写。
• 需要支持多个消费者消费消息（只要有一个消费者成功处理消息就可以删除消息）。
• 消息队列要做到不丢数据（要把消息持久化下来）。
• 能做到性能很高。

小结

编程语言。以工业级的 C、C++、Java 这三门语言为主，推荐学习 Go 语言。

算法和数据结构。尤其是最基础的算法和数据结构

计算机的相关系统。至少要掌握三个系统的基础知识，一个是操作系统，一个是网络系统，还有一个是数据库系统。它们分别代表着计算机基础构架的三大件——计算、存储、网络。

但是，往后面走，你需要开始需要术业有专攻了。下面给一些建议的方向。

• 底层方向：操作系统、文件系统、数据库、网络……
• 架构方向：分布式系统架构、微服务、DevOps、Cloud Native……
• 数据方向：大数据、机器学习、人工智能……
• 前端方向：你对用户体验或是交互更感兴趣，那么你走前端的路吧。
• 其它方向：比如，安全开发、运维开发、嵌入式开发……