IO多路复用

使用IO多路复用（linux中通过epoll来实现）可能效率还并不能比得上多线程 + 同步阻塞的方法。其主要的优势在于能够处理更多的连接，多线程 + 同步阻塞IO的方式会开辟更多的线程，线程开启的开销还是比较大的，如果换做使用线程池，那么在多线程切换的时候实际上也消耗了部分时间。
针对连接较少的情况 ：
多线程 + 同步阻塞IO的方式更加适合，因为其处理效率更高
针对IO并发量很大的情况：
开辟多线程实际上内存消耗、时间消耗较大，此时使用IO多路复用效果会更好

进程和线程的区别与联系

  • 进程是对运行程序的封装，是系统进行资源分配和调度的基本单位，而线程是进程的子任务，作为CPU资源分配和调度的基本单位
  • 进程的创建需要系统分配内存以及CPU，文件描述符等资源，销毁也需要进行相应的回收，所以进程的管理开销是比较大的，但是线程的开销则比较小
  • 进程之间并不会相互影响，但是一个线程崩溃可能会导致进程崩溃，从而影响其他线程
  • 联系 ： 进程与线程之间关系：线程是存在进程的内部，一个进程中可以有多个线程、一个线程只能存在一个进程中；

进程、线程之间的通信方式

进程之间通信方式：

  • 管道 ： 管道是属于半双工的，双方需要通信时，需要简历两个管道。管道实际上就是一个内核缓冲区，进程通过先进先出的方式从缓冲区中读取数据。对于匿名管道而言，其只能够支持父子进程之间的通信；而有名管道支持非亲缘关系进程之间的通信；
  • 信号量 ： 信号量实际上是一个计数器，用于控制多个进程对共享资源的访问。信号量实际上只有等待以及发送两种操作，等待就是将其值减一或者挂起进程，发送就是将其值加一或者将进程恢复到运行状态；
  • 共享内存 : 共享内存允许两个或者多个进程共享一个给定的存储区，这一段存储区可以被两个或者多个进程映射到自身的地址空间中。当一个进程将某些信息写入到共享内存后，可以被其他使用这个共享内存的进程简单读取。其中共享内存的执行效率最高，但是需要使用锁或者其他机制进行同步；
  • 消息队列 ；消息队列是一个链表，是一系列保存在内核中消息的列表，用户进程可以向消息队列中按照一定规则添加新消息，也可以从消息队列中读取消息（消息队列可以不同按照队列次序进行读取，而是可以根据自定义条件接收特定类型的消息）
  • 套接字 ： 套接口也是一种进程间的通信机制，与其他通信机制不同的是，可以用于不同机器间的通信

线程之间的通信方式：

  • 使用全局变量
  • 使用信号机制
  • 使用事件的方式通知

进程的一些调度方式

  • 先来先服务 ： 按照作业达到任务队列的顺序调度，但是效率不高，性能不好。不利于短作业操作
  • 短作业优先 ： 每次从队列里面选出预计运行时间最短的作业来运行 （不利用长作业）
  • 最短剩余时间优化 ： 当某一个作业正在运行时，如果突然队列中进入某个作业更短时间运行，那么中断当前运行时间，选择处理时间更短的作业运行
  • 时间片轮转 ： 将系统CPU处理划分为若干个时间片，进程按照先后顺序进行排列，每次都是调度队首的进程，当执行完一个时间片后，计时器发出时钟中断请求，并将该进程移动到队尾。该调度方式能够在某一时间段内相应所有的用户请求。

操作系统的内存管理

  • 物理内存管理
    • 单一连续分配 ： 内存分为系统区和用户区，系统区仅供操作系统使用，用户去为用户提供；
    • 固定分区匹配 ： 将用户内存空间划分为若干个固定大小的区域
    • 动态分区 ； 先将进程放入到内存中，然后根据进程的大小动态建立分区，但是通过该方式可能会出现一些内存碎片的问题
    • 非连续的内存分配管理方式：
      • 分页存储管理 : 通过页表进行关系映射，将用户程序的页号与内存中的块号进行映射（提高内存利用率）分页的思想在于 ： 将主内存空间划分为大小相等且固定的块，块相对较小，其作为主存的基本单位。而每个进程以块为单位进行划分，进程在执行时以块为单位逐个申请主存中的块空间；
      • 分段存储管理 : 分段的目的是方便编程、信息保护和共享、动态增长以及动态链接等
      • 段页式存储管理 ： 先将程序分段、每段再进行分页，所以正常来说需要查三次内存，先查段，在查页，最后查数据
      • 页和段的区别 ： 页是物理单位固定大小系统定义，所以地址空间是一维的，程序员只要记一个地址符号就行了。段是逻辑单位用户定义，所以地址空间是二维的，既要给出段名，也要给出段内地址。
  • 虚拟内存管理

死锁产生的必要条件

  • 互斥 ： 一个资源每次只能被一个进程所使用
  • 占用并请求 ： 一个进程因请求资源而阻塞，对已经获得的资源不释放
  • 不可剥夺 ： 进程在获得资源后，在没有使用结束前是不能够被强行剥夺的
  • 循环等待 ： 若干个进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系

死锁的原因 ：

  1. 系统资源不足
  2. 进程运行推进顺序不当
  3. 资源分配不当

出现死锁，如何恢复？

  • 重新启动 ；但是其代价很大，不仅包括死锁的进程还有没有死锁的进程
  • 终止进程 ： 终止参与死锁的进程并回收所占资源
  • 剥夺资源 ： 剥夺死锁进程占有的全部或者部分资源
  • 进程回退 ： 让参与死锁的进程回退到以前没有发生死锁的某一点
  • 另外还有银行家算法等，可以帮助你如何避免死锁

孤儿进程以及僵尸进程时为什么，如何形成的？

  • 孤儿进程是父进程执行完任务退出后，子进程还在执行任务。孤儿进程会被init进程收养并完成状态收集
  • 僵尸进程是子进程完成并退出后，父进程并没有使用wait或者waitpid对他们的状态进行收集，这些子金册灰姑娘的进程描述依旧还是会保留在系统中，这些子进程成为僵尸进程
  • 如何处理僵尸进程 ：
    • 通过fork两次的办法，将子进程的父进程变为init进程
    • 子进程退出时，需要向父进程发送SIGCHID信号，通过这个信号父进程能够调用wait来处理僵尸进程