服务器开发面试题有哪些？后端开发面试常问哪些问题

服务器开发面试的核心在于考察候选人对高并发、高可用架构的底层理解与工程实践能力，通过系统性的知识梳理，掌握网络协议、操作系统、并发编程及存储架构的底层原理,是应对复杂业务场景和解决性能瓶颈的关键。

网络协议深度解析是基础中的基础，在面试中，TCP/IP协议栈的考察往往最为深入,重点在于理解连接建立与断开的过程及其背后的状态变迁。

1. TCP三次握手与四次挥手：必须清晰阐述SYN、ACK序列号的变化，以及为什么建立连接需要三次而断开需要四次，关键点在于全双工通信的关闭需要双方分别发起FIN包，且TIME_WAIT状态的存在是为了处理最后一个ACK丢包的情况,确保连接可靠关闭。
2. HTTP与HTTPS演进：从HTTP1.0的短连接到HTTP1.1的Keep-Alive长连接，再到HTTP2.0的多路复用，性能优化的脉络在于减少连接开销，HTTPS的TLS握手过程及非对称加密与对称加密的结合使用,是安全层面的必考点。
3. Socket编程：重点在于阻塞与非阻塞IO的区别，以及select、poll、epoll的底层实现差异。epoll的边缘触发（ET）与水平触发（LT）模式是高性能服务器开发的分水岭,理解其数据读取机制对于处理海量连接至关重要。

操作系统与I/O模型决定了服务器的吞吐量上限，深入理解内核机制,能够帮助开发者在代码层面做出最优决策。

1. IO多路复用机制：这是处理高并发的核心，select和poll采用轮询方式，随着连接数增加性能线性下降；而epoll基于事件驱动，利用红黑树管理连接，就绪链表通知事件，复杂度维持在O(1)。在处理C10K级别的连接时，epoll是必然选择。
2. 进程与线程模型：需要明确区分进程隔离带来的安全性开销与线程共享内存带来的上下文切换成本，在服务器开发中，Reactor线程模型是主流架构，通过非阻塞IO与事件循环，将单线程的优势发挥到极致，再结合线程池处理计算密集型任务,实现IO与计算的分离。
3. 内存管理与零拷贝：理解用户态与内核态的切换成本，mmap、sendfile等系统调用通过减少数据在内核空间与用户空间之间的拷贝次数,显著提升了文件传输和网络转发的性能。

并发编程与锁机制是多线程环境下保证数据一致性的难点，在实际的服务器开发面试题中，死锁排查、锁优化以及无锁编程是高频考点。

1. 锁的种类与粒度：互斥锁、自旋锁、读写锁的应用场景需烂熟于心，自旋锁适用于临界区极短的场景，避免线程上下文切换；读写锁适用于读多写少的业务。减小锁的持有时间和锁的粒度是提升并发性能的核心手段。
2. 同步原语：CAS（CompareAndSwap）操作是实现无锁编程的基础，但需注意ABA问题及其解决方案，条件变量与信号量的配合使用,能够高效地协调线程间的执行顺序。
3. 死锁与活锁：能够通过资源分配图分析死锁产生的四个必要条件,并掌握破坏循环等待等预防策略。

数据库与缓存架构是保障数据持久化与读取速度的基石,优秀的架构设计需要在一致性与可用性之间做权衡。

1. MySQL索引与事务：深入理解B+树索引结构及其为何适合磁盘存储，事务的ACID特性及MVCC（多版本并发控制）机制，是解决读写冲突的关键。针对慢查询，需要掌握Explain工具分析执行计划,优化索引覆盖与回表操作。
2. Redis核心机制：单线程模型下的IO多路复用是其高性能的原因，需熟悉String、List、Hash等数据结构的底层实现（如SDS、压缩列表、跳表）。持久化方案RDB与AOF的权衡,直接关系到数据安全性与性能损耗。
3. 缓存一致性策略：CacheAsidePattern是业界通用的标准策略，在更新数据库后，先删除缓存还是更新缓存，以及如何解决并发场景下的脏读问题,体现了架构师的实战经验。

分布式系统设计是将单机能力扩展到集群的关键，面对海量数据,分布式理论提供了指导原则。

1. CAP与BASE理论：在分布式系统中，一致性、可用性、分区容错性三者不可兼得，通常选择AP或CP，并通过BASE理论（基本可用、软状态、最终一致性）进行柔性事务处理。
2. 分布式锁与ID生成：利用Redis的setnx指令或Zookeeper的临时顺序节点实现分布式锁，需关注锁的超时续期与主从切换带来的安全隐患,雪花算法等ID生成方案保证了分布式环境下的唯一性与有序性。
3. 消息队列的作用：Kafka或RocketMQ在系统解耦、流量削峰填谷中的应用，需要关注消息的可靠性传输（事务消息、消息重试）以及顺序消费问题的解决方案。

服务器开发不仅仅是编写代码，更是对计算机科学底层原理的综合运用，通过构建从网络协议到操作系统，再到并发控制与分布式架构的完整知识体系，能够从容应对各类技术挑战，设计出高性能、高可用的后端服务。