全网最系统最全面的c/c++ Linux服务端开发高级架构师全能体系总结，他来了-陌上烟雨遥

相信很多同学都知道，咱们国内的一线大厂腾讯是出了名的喜欢C++，当初狮毕业的时候很多同学面试腾讯，当年基本上全给Linux C++ 后台开发的offer。

当然每个公司的技术选型不光要考虑技术因素，还需要考虑历史代码屎山的因素。腾讯很多产品的服务端都是用C++开发的，当然需要大量的C++攻城狮来维护。

所以相对来说，鹅厂是招C++工程师最多的；那么，这个时候就有同学要问了；那我会的东西又不多，学校里教的也不全面，我又不是什么双非硕士我拿什么竞争呢？

狮在这里告诉大家，需要注意的是，如果你要学C++，有且仅有linux C++ 服务端开发一条路。

但，Linux服务端开发工资要比其它程序员起薪要高。那么要从何入手呢？

c++后端服务器开发是一个庞杂的技术栈，因为没有统一的开发框架并且应用行业非常广泛，所以有朋友可能不知道该从哪里入手，或者说不知道如何学习。

那请看这里，狮把c/c++后端开发的技术点进行了一个非常系统非常全面的整理总结，耐心看完，如果你能把这些都学会的话；剑指腾讯T9！（涵盖了linux C++每个阶段所需要学习的知识点。记得帮我点赞呀）

先给大家看看比较全能的技术栈路线体系，狮花了一段时间的时间做了一张Linux C++学习路径，为了方便展示，我把所有子主题、子子主题都缩了进去；总体分为八个部分，这份路线图是绝对是每个C++高级工程师的必备经典，大家可以根据自己的能力水平，根据路线图去看自己还需要补齐哪些知识，并且向大厂进发时，又需要哪些知识点。

1：精进基石

1.1 数据结构与算法

1.1.1 随处可见的红黑树

红黑树的应用场景进程调度cfs，内存管理

红黑树的数学证明与推导

手撕红黑树的左旋与右旋

红黑树添加的实现与添加三种情况的证明

红黑树删除的实现与删除四种情况的证明

红黑树的线程安全的做法

分析红黑树工程实用的特点

1.1.2 磁盘存储链式的B树与B+树

磁盘结构分析与数据存储原理

多叉树的运用以及B树的定义证明

B树插入的两种分裂

B树删除的前后借位与节点合并

手撕B树的插入，删除，遍历，查找

B+树的定义与实现

B+树叶子节点的前后指针

B+树的应用场景与实用特点

B+树的线程安全做法

1.1.3 海量数据去重的Hash与BloomFilter，bitmap

hash的原理与hash函数的实现

hash的应用场景

分布式hash的实现原理

海量数据去重布隆过滤器

布隆过滤的数学推导与证明

1.2 设计模式

1.2.1 创建型设计模式

单例模式策略模式观察者模式

工厂方法模式与抽象工厂模式

原型模式

1.2.2 结构型设计模式

适配器模式代理模式责任链模式状态模式桥接模式组合模式

1.3 c1+新特性

1.3.1 stl容器，智能指针，正则表达式

unordered map

stl容器

hash的用法与原理

shared_ptr, unique_ptr

besic regex, sub match

函教对象模板 function, bind

1.3.2新特性的线程，协程，原子操作，lamda表达式

atomic的用法与原理

thread local与cond ition_variable

异常处理 exception_ptr

检误处理 error category coroutine的用法与原理

1.4 Linux工程管理

1.4.1 Makefile/cmake/configure

Makefile的规则与make的工作原理

单文件编谈与多文件编证

Makefile的参数传递

多目录文件央递归编译与嵌套执行make

Makefile的通配符，伪目标，文件搜索

Makefile的操作函数与特殊语法

configure生成makefile的原则

cmake的写法

1.4.2 分布式版本控制git

git的工作流程

创建操作与基本操作

分支管理，查看提交历史

git服务器搭建

1.4.3 Linux系统运行时参数命令

进程间通信设施状态 ipos

Linux系统运行时长 uptime

CPU平均负载和磁盘活动 iostat

监控，收集和汇报系统活动 sar

监控多处理器使用情况 mpstat

监控进程的内存使用情况 pmap

系统管理员调优和基准测量工具 nmon

密切关注Linux系统 glances

查看系统调用 strace

ftp 服务器基本信息 ftptop

电量消耗和电源管理 powertop

监控 mysql的线程和性能 mytop

系统运行参数分析 htop/top/atop

Linux网络统计监控工具 netstat

显示和修改网络接口控制器 ethtoo

网络数据包分析利刃 tcpdump

远程登陆服务的标准协议 telnet

获取实时网络统计信息 iptraf

显示主机上网络接口带宽使用情况 iftop

2.高性能网络设计专栏

2.1 网络编程

2.1.1 网络io与select， poll.epoll

socket与文件描述符的关联

sigio的异步通知

多路复用select/poll

手撕epoll单线程，多线程，多进程的多种写法

代码实现LT/ET的区别

2.1.2 reactor的原理与实现

reactor针对业务实现的优点

epoll封装 send cb/recvcb/acceptcb

reactor多核实现

跨平台(select/epoll/kqueue)的封装reactor

2.1.3 http/https服务器的实现

reactor sendbuffer与recvbuffer封装http协议

http协议格式

http2.0与http3.0

有限状态机fsm解析http

https的工作流程

https证书配置

2.1.4 websocket协议与服务器实现

reactor sendbuffer与recvbuffer封装websocket协议

websocket握手流程

websocket协议头封装

top分包与粘包的解决方案

websocket数据流的编解码

2.2网络原理

2.2.1 服务器百万并发实现

同步处理与异步处理的数据差异

网络io线程池异步处理

ulimit的fd的百万级别支持

sysctl.conf的rmem与wmem的调优

conntrack的原理分析

2.2.2 redis, memcached，nginx网络组件

redis单线程reactor的实现

memcached的多线程master-worker的reactor实现

nginx的多进程reactor的实现

多进程reactor的坑点，惊群，共享内存

2.2.3 PosixAPI与网络协议栈

connect，listen，accept与三次握手

listen参数backlog

syn泛洪的解决方案

close与四次挥手

11个状态迁移

大量close wait与time wait的原因与解决方案

top keepalive与应用层心跳包

拥塞控制与滑动窗口

2.2.4 UDP的可靠传输协议QUIC

udp的优缺点

udp高并发的设计方案

qq早期为什么选择udp作为通信协议

udp可靠传输原理 quic协议的设计原理

quic的开源方案quiche

kcp的设计方案与算法原理

2.3 自研框架:协程框架NtyCo的实现

2.3.1 协程设计原理与汇编实现

协程存在的3个原因

同步与异步性能，服务端异步处理，客户端异步请求

协程原语 switch,resume,yield,

协程切换的三种实现方式，setimp/longjmp，ucontext，汇编实现

汇编实现寄存器讲解

协程初始启动 eip寄存器设置

协程栈空间定义，独立栈与共享栈的做法

协程结构体定义

2.3.2 协程调度器实现与性能测试

调度器的定义分析

超时集合，就绪队列，i等待集合的实现

协程调度的执行流程

协程接口实现，异步流程实现

hook钩子的实现

协程实现mysql请求

协程多核方意分析

协程性能测试

2.4 自研框架:用户态协议栈NtyTcp的实现

2.4.1 用户态协议栈设计实现

用户态协议栈的存在场景与实现原理

netmap开源框架

eth协议，ip协议，udp协议实现

arp协议实现

icmp协议实现

2.4.2 tcp/ip定时器与滑动窗口

top协议头实现 tcp控制块的实现滑动窗口的实现

重传定时器，坚持定时器，time_wait定时器，keepalive定时器

2.4.3 手把手设计实现epol!

epoll数据结构封装与线程安全实现

协议栈fd就绪回调实现

epoll接口实现 LT/ET的实现

2.5 高性能异步io机制 io_uring

2.5.1 与epoll媲美的io_uring

io_uring系统调用 io_uring_setup, io_uring_register, io_uring_enter

liburng的io_uring的关系

io_uring与epoll性能对比

io_uring的共享内存机制

2.5.2 io_uring的使用场景

io_uring的accept，connect，recv，send实现机制

io_uring网络读写

io_uring磁盘读写

proactor的实现

3. 基础组建设计

3.1 池式组件

3.1.1 手写线程池与性能分析

线程池的异步处理使用场景

线程池的组成任务队列执行队列

任务回调与条件等待

线程池的动态防缩

扩展:nginx线程池实现对比分析

3.1.2 内存池的实现与场景分析

内存池的应用场景与性能分析

内存小块分配与管理

内存大块分配与管理

手写内存池，结构体封装与AP|实现

避免内存泄漏的两种万能方法

定位内存泄漏的3种工具

扩展:nginx内存池实现

3.1.3 异步请求池的实现

异步请求处理流程

King式四元组，create.commit.callback, destory

异步请求框架封装

应用协议redis/dns/http请求封装

3.1.4 mysal连接池的实现

连接池性能的影响的2个因素，top连接和mysg|认证

连接请求归还策略

连接超时未归还策略

链接断开重连策略

连接数量最优策略

3.2 高性能组件

3.2.1 原子操作CAS与锁实现

互斥锁的使用场景与原理

自旋锁的性能分析

原子操作的汇编实现

3.2.2 无锁消息队列实现 RingBuffer

有锁无锁队列性能

内存屏障 Barrier

数组无锁队列设计实现

链表无锁队列设计实现

3.2.3 定时器方案红黑树，时间轮，最小堆

定时器的使用场景定时器的红黑树存储

时间轮的实现最小堆的实现

分布式定时器的实现

3.2.4 手写死锁检测组件

死锁的现象以及原理

pthread mutex_lock/pthread mutex_unlock dlsym的实现

有向图的构建

有向图dfs判断环的存在

三个原语操作 lock before, lock_after, unlock after死锁检测线程的实现

3.2.5 手写内存泄漏检测组件

内存泄漏现象

第三方内存泄漏与代码内存泄漏

malloo与free的dlsym实现

内存检测策略

应用场景测试

3.2.6 手把手实现分布式锁

多线程资源竞争互斥锁，自旋锁加锁的异常情况

非公平锁的实现

公平锁的实现

3.3 开源组件

3.3.1 libevent/libev框架实战的那些坑

服务端reactor事件封装

libevent接口分析 event_base_new, event_add, event_del, event base loop

memcached网络模块分析

libev的主要数据结构 EV WATCH. EV WATCH LIST

libevent与libev性能对比

3.3.2 异步日志方案log4cpp

日志库性能瓶颈分析

异步日志库设计与实现

批量写入与双缓存冲机制

奔溃后的日志找回

3.3.3 应用层协议设计ProtoBuf/Thrift

IM，云平台，nginx，http，redis协议设计

如何保证消息完整性

手撕protobuf IM通信协议

protobuf序列化与反序列化

protobuf编码原理

4.中间件开发

4.1 Redis

4.1.1 Redis相关命令详解及其原理

string, set, zset, list, hash

分布式锁的实现

lua脚本解决ACID原子性

Redis事务的ACID性质分析

4.1.2 Redis协议与异步方式

Redis协议解析

特殊协议操作订阅发布

手撕异步redis协议

4.1.3 存储原理与数据模型

string的三种编码方式 int,raw,embstr

双向链表的list实现

字典的实现，hash函教

解决键冲突与rehash

跳表的实现与数据论证

整数集合实现

压编列表原理证明

4.1.4 主从同步与对象模型

对象的类型与编码

字符串对象

列表对象

哈希对象

集合对象

有序集合

类型检测与命令多态内存回收对象共享

对象空转时长

redis的3种集群方式主从复制，sentinel，cluster

4种持久化方案

4.2 MySQL

4.2.1 SQL语句，索引，视图，存储过程，触发器

MySQL体系结构，SQL执行流程

SQL CURD与高级查询

视图，触发器，存储过程

MySQL权限管理

4.2.2 MySQL索引原理以及SQL优化

索引，约束以及之间的区别

B+树，聚集索引和辅助索引

最左匹配原则以及舞盖索引

索引失效以及索引优化原则

EXPLAIN执行计划以及优化选择过程分析

4.2.3 MySQL事务原理分析

事务的ACID特性

MySQL并发问题脏读，不可重复读，幻读

事务隔离级别

锁的类型，锁算法实现以及锁操作对象

S锁 X锁 IS锁 IX锁

记录锁，间隙锁，next-key lock

插入意向锁，自增锁 MVCC原理剖析

4.2.4 MySQL缓存策略

读写分离，连接池的场景以及其局限a

缓存策略问题分析

缓存策略强一致性解决方案

缓存策略最终-致性解决方案

2种mysq|缓存同步方案从数据库与触发器+udf

缓存同步开源方案go-mysql-transfer

缓存同步开源方案canal原理分析

3种缓存故障，缓存击穿，缓存穿透，缓存雪崩

4.3 Kafka

4.31 Kafka使用场景与设计原理

发布订阅模式

点对点消息传递

Kafka Brokers原理

Topics和Partition

4.3.2 Kafka存储机制

Partition存储分布

Partition文件存储机制

Segment文件存储结构

offset查找message

高效文件存储设计

4.4 gRPC

4.4.1 gRPC的内部组件关联

1. ClientSide与ServerSide. Channel.Serivce，Stub的概念

2.异步gRPC的实现

3.回调方式的异步调用

4. Server与Client对RPC的实现

4.4.2 基于http2的gRPC通信协议

基于http协议构造

ABNF语法

请求协议 Request-Headers

gRPC上下文传递

4.5 Nginx

4.5.1Nginx反向代理与系统参数配置conf原理

Nginx静态文件的配置

Nginx动态接口代理配置

Nginx对Mqtt协议转发 Nginx对Rtmp推拉流

Openresty对Redis缓存数据代理

shmem的三种实现方式原子操作

nginx channel信号信号量

4.5.2 Nginx过滤器模块实现

Nginx Filter模块运行原理

过滤链表的顺序

模块开发数据结构 ngx_str_t，ngx_list_t，ngx_buf_t，ngx_chain_t

error日志的用法

ngx_comond_t的讲解

ngx_http_module_t的执行流程

文件锁，互斥锁

slab共享内存

如何解决"惊群"问题

如何实现负载均衡

4.5.3 Nginx Hand er模块实现

NginxHandler模块运行原理

ngx_module_t/ngx_http_module_t的讲解

ngx_http_top_body_filter/ngx_http_top_header_filter的原理

ngx_rbtree_t的使用方法

ngx_rbtree自定义添加方法

Nginx的核心数据结构 ngx_cycle_t，ngx_event_moule_t

http 请求的11个处理阶段

http包体处理

http响应发送

Nginx Upstream机制的设计与实现

模块性能测试

5.开源框架

5.1 skynet

5.1.1 Skynet设计原理

多核并发编程-多线程，多进程，csp模型，actor模型

actor模型实现-lua服务和c服务

消息队列实现 actor消息调度

5.1.2 skynet网络层封装以及lua/c接口编程

skynet reactor网络模型封装

socket/socketchanne|封装

手撕高性能c服务

lua编程以及lua/c接口编程

5.1.3 skynet重要组件以及手撕游戏项目

基础接口 skynet.send,skynet.call,skynet.response

广播组件 multicastd

数据共享组件 sharedatad datasheet

手撕万人同时在线游戏

5.2 分布式API网关

5.2.1 高性能web网关 Openresty

Nginx与lua模块

Openresty访问Redis，MySQL

Restful API接口开发

Openresty性能分析

5.2.2 Kong 动态负载均衡与服务发现

nginx， openresty，Kong之间的“荀且”

动态负载均衡的原理

服务发现实现的原理

Serverless

监控，故障检测与恢复

代理层缓存与响应服务

系统日志

5.3 DPDK

5.3.1 DPDK环境与testpmd/13fwd/skeletion

DPDK环境参数讲解

多队列网卡的工作原理

CPU亲和性

Burst数据包的优缺点

DPDK轮询模式异步中断，轮询模式，混合中断轮询模式

virtio与vhost

5.3.2 DPDK的用户态协议栈

内核网络接口 KNI的实现原理

接收线程/发送线程/KNI线程

内存数据结构 rte mbuf，rte mempool

端口数据结构 rte_kni，rte_kni_conf，rte_kni_ops,rte_eth_conf

协议数据结构 rte ether hdrrte ipv4 hdr. rte udp hdr

数据处理接口

rte_eth_rx_burst, rte_kni_tx_burst,rte_pktmbuf_mtod

5.3.3 千万级流量并发的dns处理

udp协议包处理 dns协议实现配置文件解析

数据结构 rte_ring

trex数据包性能测试

5.3.4 高性能数据处理框架vpp

vpp使用vmxnet3

DPDK ACL实现数据过滤

vpp web应用

vpp基础库 VPPInfra

高速查找路由表，CAM表

5.3.5 DPDK的虚拟交换机框架OvS

0vS三大组件 ovs-vswitchd, ovsdb-server, openvswitch.ko

OvS报文处理机制

OvS 4种数据路径

VXLAN数据协议

5.4 高性能计算 CUDA

5.4.1 gpu并行计算cuda的开发流程

cputgpu的异构计算

计算机体系结构中的gpu

cuda的环境搭建 nvcc与srun的使用

cuda的向量加法与矩阵乘法

MPI与CUDA

5.4.2 音视频编解码中的并行计算

cuda的h264编解码

cuda的mpeg编解码

ffmpeg的cuda支持

6.云原生

6.1Docker

6.1.1. Docker风光下的内核功能

进程 namespace

Uts namespace

IPC namespace

网络 namespace

文件系统 namesapce

cgroup的资源控制

6.1.2. Docker容器管理与镜像操作

Docker镜像下载与镜像运行

Docker存储管理

Docker数据卷

Docker与容器安全

6.1.3. Docker网络管理

5种Docker网络驱动

pipework跨主机通信

0vS划分vlan与隧道模式

GRE实现跨主机Docker间通信

6.1.4. Docker云与容器编排

Dockerfile的语法流程

编排神器Fig/Compose

Flynn体系架构

Docker改变了什么?

6.2. Kubernetes

6.2.1 k8s环境搭建

k8s集群安全设置

k8s集群网络设置

k8s核心服务配置

kubect|命令工具

yaml文件语法

6.2.2 Pod与Service的用法

Pod的管理配置

Pod升级与回滚

DNS服务之于k8s

http 7层策略与TLS安全设置

6.2.3 k8s集群管理的那些事儿

Node的管理

namespace隔离机制

k8s集群日志管理

k8s集群监控

6.2.4 k8s二次开发与k8s API

RESTful接口

API聚合机制 API组

Go访问k8s API

7.性能分析

7.1 性能与测试工具

7.1.1 测试框架gtest以及内存泄漏检测

googletest与googlemock文件

函数检测以及类测试

test fixture 测试央具

类型参数化事件测试内存泄漏

设置期望，期待参数，调用次数，满足期望

7.1.2 性能工具与性能分析

MySQL性能测试工具 mysqlslap

Redis性能测试工具 redis-benchmark

http性能测试工具wrk

Tcp性能测试工具TCPBenchmarks

磁盘，内存，网络性能分析

7.1.3 火焰图的生成原理与构建方式

火焰图工具讲解

火焰图使用场景与原理

nginx动态火焰图

MySQL火焰图

Redis火焰图

7.2 观测技术bpf与ebpf

7.2.1 内核bpf的实现原理

跟踪，嗅探，采样，可观测的理解

动态hook:kprobe/uprobe

静态hook:tracepoint和USDT

性能监控计时器PMC模式

cpu的观测 taskset的使用

BPF工具 bpftrace, BCC

7.2.2 bpf对内核功能的观测

内存观测 kmalloc与vm_area_struct

文件系统观测 vfs的状态

磁盘io的观测 bitesize. mdflush

bpf对网络流量的统计

bpf对redis-server观测

网络观测 top_connect， top_accept,tcp_close

7.3 内核源码机制

7.3.1 进程调度机制哪些事儿

qemu调试内存

进程调度cfs与其他的四个调度类

task_struct结构体

RCU机制与内存优化屏障

7.3.2 内核内存管理运行机制

虚拟内存地址布局

SMP/NUMA模型

页表与页表缓存原理

伙伴系统实现

块分配(Slab/Slub/Slob)原理实现

brk/kmalloc/vmalloc系统调用流程

7.3.3 网卡nic与网络协议栈的关系

数据包sk_buff

eth0与net_device的明暗关系

nic的数据接收与发送

nic子系统中的mmap

7.3.4 文件系统组件

虚拟文件系统vfs Proc文件系统

super_block与inode结构体

文件描述符与挂载流程

8.分布式架构

8.1 RocksDB

8.1.1 不一样的kv存储RocksDB的使用场景

前缀搜索

低优先级写入

生存时间的支持

Transactions

快照存储

日志结构的教据库引擎

8.1.2 RocksDB的特殊操作

SST文件格式日志与监控数据压缩

huge page TLB的支持

MemTable的两种实现Skiplist与HashSkiplist

Lua的支持

8.2 云原生分布式数据库 TiDB

8.2.1 TiDB存储引擎的原理

TiKV的Key-Value存储引擎基于RBAC的权限管理数据加密

8.2.2 TiDB集群方案与Replication原理

集群三个组件 TiDB Server，PD Server, TiKV Server

Raft协议讲解

OLTP与OLAP

8.3 分布式服务

8.3.1 内核级支持的分布式存储Ceph

ceph的集群部署 monitor与OSD

ceph 5个核心组件

ceph集群监控

ceph性能调调优与benchmark

8.3.2 注册服务中心Etcd

etod配置服务、服务发现、集群监控、leader选举、分布式锁

etod体系结构详解(gRPC，WAL，Snapshot、BoltDB、Raft)

etcd存储原理深入剖析(B树、B+树)

etod读写机制以及事务的acid特性分析

raft共识算法详解(leader选举+日志复制)

9.上线项目实战

9.1 图床共享云存储

9.1.1 fastdfs架构分析和配置

fastdfs架构分析

快速配置fastdfs

上传文件逻辑分析

下载文件逻辑分析

9.1.2 fastdfs存储原理

tracker，storage分析

存储机制

支持断点续传

相同文件内容只保存一份

9.1.3 分布式fastdfs存储集群部署

同步机制线性扩容

如何实现高可用

负载均衡

9.1.4 高负载nginx/fastcgi

fastdfs-nginx-module模块分析

fastogi请求与响应

nginx与fastogi如何通信

nginx-fastogi-fastdfs如何实现上传下载

9.1.5 文件传输和接口设计

http接口设计

图床数据库设计

图床文件上传，下载，分享功能实现

业务流程实现

9.1.6 产品上云公网发布/测试用例

使用云服务器的各种坑分析

fiddler监控http请求，postman模拟请求

wrk测试接口吞吐量

jmeter压力测试

9.2 微服务即时通讯

9.2.1M即时通讯项目柜架分析和部界

接入层、逻辑层、持久层架构划分

消息实时性分析

即时通讯数据库设计

单聊、群聊消息原理

群成员管理未读消息原理

池化技术的使用

快速配置IM项目

9.2.2 IM消息服务器/文件传输服务器

protobuf通信协议设计数据库分表设计

reactor百万并发模型

login_server负载均衡

登录请求响应模型

9.2.3 消息服务器/路由服务器

请求登陆逻辑