作为程序员必须了解的计算机知识.docx

作为程序员，你必须了解这些关于计算机的知识存储-块设备，文件系统，集群文件系统，分布式文件系统，光纤SCSI，iSCSI，RAID等。网络-以太网，光纤网，蜂窝网络，WIFI，VLAN等。计算机体系结构，主要就是CPU指令集。x86,ARM等。USB协议。需要知道URB包。PCI协议，PCI-E协议。现代计算机的外设都是PCI协议和PCI-E协议的。显卡现在全是通过 PCI-E协议连接到计算机上的。相对来说减少了很多需要学习的知识。搞虚拟化就需要深入掌握PCI协议。图像处理图像压缩，视频实时编码等。3D游戏关系数据库NoSQL数据库操作系统分布式操作系统编译原理机器学习现在大数据要用哦！了解这些领域知识，也包括了解该领域现有的商用硬件、商用软件和开源软件。很多时候，你要完成的工作，已经有现成的工具了。你只要使用现成的工具就可以完成任务，不需要进行开发。有时候，只需要组合现有的工具，写一些脚本就可以完成任务。如，我一次要实现一个双向同步任务。找到了一个优秀的开源软件Unison，编写一下配置文件就圆满地完成了任务。不需要编写任何代码。还有一次，要做高可用，用Python调用了几个开源软件就轻松实现了。编写安装程序，定制操作系统，知道了操作系统的领域知识，写几行脚本就可以轻松搞定。不具备领域知识的人，就可能不得不进行大量无谓的开发，甚至开发很久之后才发现，这根本就是一条死路。另外，扎实的领域知识，可以大大提高编程调试、查错的能力。知道编译器和编程语言运行时工作原理，就能快速根据编译错误和警告信息修改代码。知道操作系统底层运行机制，就能快速找到运行时错误的问题根源。如，有一次我编写一个windows升级服务程序。它是一个windows服务，需要执行dos脚本，这个脚本会替换掉这个windows服务本身。发现有时脚本执行无效，查了一晚上，发现当windows服务安装后，第一次启动就执行脚本时就会有权限问题，log都正确，但实际执行这个脚本没有任何效果。但一旦windows服务程序启动一次之后就ok。这必然是windows操作系统底层安全机制的问题，因为我对Windows内核了解不多，因此花了很长时间才发现这个问题，并对造成这个问题的根源并不清楚。0段领域知识菜鸟对领域知识没有多少认知，通过搜索引擎找到一些该领域的软件和硬件的介绍性文章，按照文章指示配置和使用软件。勉强能够使用现有软硬件。1段领域知识行家了解领域内常用硬件，深入掌握领域内常用软件的配置和使用技巧。能够使用现有软硬件熟练搭建解决方案，能够解决实际工作中遇到的种种问题。2段领域知识专家当你不仅仅掌握了该领域的软件和工具，知道怎么用，还知道其原理，“知其然，也知其所以然”，就是该领域的知识专家了。你知道网络协议的原理，你才能在网络出现问题时知道是哪里可能出现了问题。是mac冲突，ip冲突，还是网络环路？你知道存储的原理，你才能知道为什么这种存储方式不适合虚拟化，那种存储方式适合虚拟化，另一种方式适合资料备份。你知道PCI协议，你才能知道你怎样才能虚拟化一个硬件设备。你知道网卡硬件协议，你才能模拟出一个虚拟机能正常使用的虚拟网卡。你知道视频编码格式和原理，才能知道什么视频格式占用带宽最少，什么视频格式占用CPU最少。你了解IntelVT/Amd V指令集，才能知道虚拟化是怎样实现的。你明白工作流其实就是状态机，在遇到复杂工作流程时，你才能知道怎样设计满足要求的工作流引擎。3段科学家你是领域知识专家，但你的知识都是来自于书本，来自于其他人的。如果你满足于当领域知识专家，你只能拾人牙慧，永远别想超越。别人的研究成果，未必愿意告诉你。当别人告诉你的时候，它可能已经发现了更新的理论，并且新一代产品可能马上就要发布了。科学家是探索未知，勇于创新的人，是推动人类社会进步的人。传说，思科的一位高管曾经半开玩笑地说过：“如果思科停止了新技术的研发，华为就会找不着方向”。这是在嘲笑华为只是处在领域知识专家的水平，只能山寨无法超越。我不知道华为的实际情况，但希望现在的华为已经走到了领跑者的位置。欧文雅各布斯发现了CDMA码分多址的原理，并发现它在通讯上大有可为，组建了高通公司。高通公司主要以专利授权费为生，它雇佣了大量科学家在通讯领域展开研究。有人说高通是专利流氓。这些人不明白知识的价值。在他们眼里，Windows的合理价格就应该是5元钱，一张光盘的价格。iPhone就应该是1000多元裸机的价格。高通是专利流氓，那你也流氓一个CDMA，LTE出来给我看看！X86芯片在设计上没有考虑虚拟化。因此会有所谓的“虚拟化漏洞”出现。就是说，一些CPU特权指令执行时，在虚拟机环境下不会抛出异常，因此就无法切换到Host。这样，X86芯片上就无法运行虚拟机。VmWare公司是由美国的几位科学家在1998年创建的。他们发现可以使用二进制翻译的技术，在X86计算机上运行虚拟机。Xen虚拟化软件也是几位科学家发明的。他们发现只要修改虚拟机操作系统和Host操作系统的内核，在需要执行“虚拟化漏洞”指令时直接调用Host的功能，就可以实现虚拟化，而且大大提高了虚拟机的运行性能。后来，Intel为自己的芯片添加了IntelVT指令集，Amd为自己的芯片添加了AmdV指令集，弥补了“虚拟化漏洞”。于是就有了KVM虚拟机软件，它直接用CPU硬件指令实现虚拟化。KVM在执行CPU指令时，是直接在物理CPU上运行的，因此效率极高。但是，虚拟机运行虚拟外设时，就必须用软件模拟，因此虚拟机的IO访问速度很慢。IBM科学家RustyRussell，借鉴了Xen的研发经验，创建了VirtIO技术。就是在虚拟机中编写一套PCI虚拟设备和驱动，这套虚拟PCI设备有一块虚拟设备内存。这个虚拟设备内存Host是可以访问的，虚拟机通过VirtIO驱动程序也可以访问。也就是一块内存在虚拟机和Host中共享，这就解决了虚拟机的IO性能问题。再讲一个搜索引擎的故事：很久以前，我要给一个程序添加搜索功能。刚开始使用sql查询实现，发现实在太慢了。后来找了开源的Lucene项目。它使用反向索引技术，通过在文件中创建反向索引，大大提高了搜索速度。Google的两位创始人发现了html中link的秘密，他们发现可以通过html页面的link关系来为每一个html页面设置权重。也就是PageRank算法。于是，Google的自动搜索引擎击败了Yahoo人工分类的搜索引擎。OK，利用反向索引技术和PageRank，以及一个简单的html爬虫机器人，我们就可以创建一个搜索引擎了。但是，互联网很大，每天产生大量新网页，要为整个互联网建立反向索引是很困难的。若干年后Google又公开了三篇论文：Googlefs、Mapreduce、Bigtable。于是Lucene项目的开发者根据Google的Mapreduce论文开发了Hadoop项目。MapReduce就是使用大量计算机存储数据并计算，最后汇总结果。使用Hadoop+反向索引+PageRank，就可以创建搜索引擎了。Yahoo,Baidu等公司纷纷基于Hadoop开发了自己的搜索引擎。但是，其他公司的搜索引擎效果还是没法和Google相比。这一点我们程序员最清楚。像我，就总是翻蔷出去，只为了Google一下。Google黑板报上发表了吴军博士的一些文章，其中介绍了很多机器学习方面的知识。从文中可以知道，Google其实使用机器学习来分析搜集到的页面。Google明显不会把这个公式公开出来。即使有一天Google真的公开了这个公式，那么可以想见Google肯定又研发出了更加犀利的秘籍，山寨货的搜索引擎效果还是比不上Google的。山寨是通向创新的必由之路。在成为领域的领头羊和领导者之前，必然要经过学习，模仿的阶段。但要成为行业的老大，成为Champion，必须勇于弯道超车，勇敢地走上创新之路，成为真正的科学家，真正的大牛！总结编程能力可分为两个维度：一个