CS144 Lab0 Networking Warmup

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Lab0 如其名，warmup，就利用工具实际感受了一下 Bi-directional reliable byte stream。除了发送e-mail那个部分需要Stanford账号，其他的跟着步骤做就行。

官方让用虚拟机，但太卡了很烦，我直接用的docker。

有个坑是，Fetch a Web page 部分操作要快，不然很快就timeout了。

Writing Webget

代码部分：

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void get_URL(const string &host, const string &path) {
    // Your code here.

    // You will need to connect to the "http" service on
    // the computer whose name is in the "host" string,
    // then request the URL path given in the "path" string.

    // Then you'll need to print out everything the server sends back,
    // (not just one call to read() -- everything) until you reach
    // the "eof" (end of file).
    TCPSocket sock;
    sock.connect(Address(host, "http"));
    sock.write("GET " + path + " HTTP/1.1\r\n");
    sock.write("Host: " + host + "\r\n");
    sock.write("Connection: close\r\n\r\n");

    while (!sock.eof()) {
        cout << sock.read();
    }
    sock.close();
}

也就是模仿着之前 fetch a web page 你复制粘贴内容的格式，丢进socket，然后读socket传来的内容即可。

用到的Socket是由操作系统提供的，是一个介于Transport Layer和Application Layer的interface。利用Transport Layer获得bytes stream，提供给Application layer比如http来解析出内容，简化了Application 使用Transport的过程。

可以类比打电话：

打电话的人是Application Layer；

电话线路是Transport Layer；

而电话本身就是Socket。

An in-memory reliable byte stream

这部分纯纯数据结构，不需要网络知识了。构建一个buffer，或者说一个队列queue，实现从一端写入一端读取。同时这个buffer是大小限定的，写入超出buffer内存的部分直接抛弃。

即然是queue，那么很自然的会想到用std::deque。这样实现会很容易，并且c++的deque不是linked list，其底层大概是分配一个个固定大小的blocks，用一个array来把不同分段的index映射到对应的block里。（有点像inode的文件系统）其尾插和头读都是O(1), 由于block内部是连续存储且其大小会适配cacheline，cache的利用率也不错。

std:deque是可以高效使用的，但std::deque内部还是会频繁申请和释放block（大部分的实现中，不需要的block会立刻释放而不会用池存起来），同时block与block之间的并不是连续的，cache利用率还有提升空间，所以更高效的方法还是用 std::vector构建一个circular buffer。

可以reserve一个大小为 capacity 的std::vector, 用双指针 start指向第一个读取的index，end指向下一个写入的index。这时候就有个问题：

当 start == end，既可以表示 buffer为空，也可以表示buffer满了。
需要再引入一个变量来判断到底是满的还是空的。

但有个奇技淫巧，将std::vector大小设置为capacity+1， 此时：

当 start == end, buffer是空的；
当 start + 1 == end, buffer是满的。

于是整个代码会变得更加优雅简洁。具体实现可见这篇博客

参考资料

https://lrl52.top/992/cs144-lablab-0/