简要梳理后端开发计算机知识的框架、关联性

1、前言

工作中，程序开发跟在学校可是天壤之别，在公司写的程序如果带着潜在问题上线，一旦出问题，损失是不可估量的。

越来越发现要想对程序开发、系统架构有较深的掌握的话，语言的重要性应该在第二位，理解系统 API 的使用与差别、协议的原理及源码级的理解作为基石，其重要性应该摆在第一位，这个学习过程比较痛苦且漫长，其修远兮。

那么，写好一个服务端程序，需要具备哪些基石呢：耐心、勤劳、专业能力强。
前两个太空泛，靠各自发挥了。本文聚焦在专业储备方面的简单总结，也是为自己的开发心得做一个梳理，结构如下：

• 数据结构
• 算法
• 系统环境
• 通信协议
• 开发语言
• 代码管理
• 编译、部署

2、数据结构

一个服务端程序不可能只有一个文件，同时也不可能只有一个模块，于是，不同文件、不同模块之间必然会有数据交互，这些数据的存储、传递就需要靠设计良好的结构来提高程序的性能、可维护性。
基本数据结构：数组、栈、队列、链表、树、图、堆、散列表。

3、算法

为了解决一些通用的问题，熟悉常用的算法也是必要的。
基本算法：递推、递归、穷举、贪心算法、分治、动态规划、迭代、回溯、分支界限法。
算法优劣的衡量标准有：时间复杂度和空间复杂度。

搜索算法：深度优先、广度优先、启发式、遗传算法；
排序算法：*其中稳定排序有：*冒泡、插入、桶排序、归并排序、二叉树排序、计数排序、基数排序、块排序；*不稳定排序有：*快速排序、堆排序、选择排序、希尔排序；
检索（查找）算法：顺序查找、二分查找、树表查找（二叉树、红黑树、B/B+树）、分块查找、哈希查找；

4、系统环境

系统环境相比来说复杂的多，有不同的标准、不同的实现。标准有：Posix、XSI、Single UNIX specification。其中 XSI 是 Posix 的子集，Single UNIX specification 是 Posix 的超集；

简单说下为什么要指定标准：我们开发的程序一般会经常使用到系统提供 API，而假如这些 API 在不同的系统上的定义方式完全不同以至于无法兼容的话，那么你写好的程序只能运行在特定的系统上，如果要在其他系统上运行，需要另外开发一套，极大的降低了效率、提高了开发成本。

Posix 就是为了解决这类问题。它指可移植操作系统接口，即为了能让在某种类型的系统上开发的程序能在各种 UNIX 系统上运行，制定出了各个 API 的统计标准。比如 write，必须是：

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

UNIX、Linux 等就是这些标准的具体实现。其中 UNIX 有自己的规范，只有符合它的规范才可以成为 UNIX 系统，否则只能称为 UNIX-like。常见的 UNIX 系统有 SVR 4； UNIX-like 系统有：FreeBSD、OpenBSD。

另外一个问题是数据的存储位置，要考虑是磁盘（MySQL、NoSQL）还是内存（Redis）、单机还是多机、单机房还是多机房。

5、通信协议

通信协议最好都能够达到源码级别的熟悉度，同时也要熟悉不同协议层的数据包封装格式、字段的作用，比如网际互联层 IP 包的结构如下：

通信协议往往都是为了协调统一两个进程之间的通信方式，这两个进程可以在同一台主机上，也可以在互联网上的两台主机上。假如通信两端的进程分别为 A、B，不能 A 进程使用 HTTP 协议而 B 进程使用 RTMP 协议，尽管他们底层都是使用 TCP 协议。

同时我们需要了解数据在网络通信协议栈中的流动过程，一直到硬件层面的流动，即物理层，协议栈有分为多种模型，比如 OSI 模型、TCP/IP 模型，一般后者比较常见，如下图：

通信协议中另外需要关注的一块重点内容就是通信安全的保证，目前有专门的协议，比如 TLS、SSL，通信安全设计的方面比较广泛，涉及到数据的加密、密钥共享等问题。

在 TCP/IP 模型中，不同从有丰富的协议，比如应用从有 RTMP、HTTP、SMTP、FTP、SIP、DHCP等，传输层有 TCP、UDP 等；网际互联层有 IP、ICMP、IGMP 等；网络接入层有 ARP等。

6、开发语言

开发语言主要考虑开发周期、成本、熟练度等，常见的开发语言就比较多了，C、C++、Java、golang、lua等等。不同语言的标准库往往实现了简单的数据结构、算法等，可以直接拿来用，当然是否符合你的程序性能要求，还需要认真阅读这些库函数的文档说明，注意使用方式、条件等。

7、代码管理

大型程序周期比较长，经常修修补补，且往往是团队协作，因此需要借用代码管理工具来完成代码的迭代开发，一般用 git ，需要关注常用的 git 命令的作用，如果出问题了如何处理等，开源用 github，企业内部用 gitlab。

8、编译、部署

写好了程序，如果编译成可执行文件是一个大问题。一般使用 CMake，简单易上手，且可以在不同类型的平台对程序进行编译，而 Makefile 的规则复杂，平台兼容性差，往往 Linux、Windows、Mac 都需要写一份。

编译的难点就在于编译参数、链接参数的取舍，以及区分 Debug、Release 等。不过这一块的内容孰能生巧，多用就是了。