进程

1. 假设物理机内存大小为8GB，我现在系统剩余可用内存4GB。申请一个连续4GB的空间为什么一定能够申请成功？有没有可能物理内存中根本没有连续可用的4GB空间？
有可能。虚拟内存，将物理内存中的内存碎片映射到一个连续完整的地址空间。

2. 两个进程里有指向同样地址的指针，对他们求值会不会得到同样的值？什么情况下可以得到同样的值，什么情况下不可以？
指针指向的是虚拟地址。不同进程的虚拟地址没有相关性。
页表由系统生成，决定映射关系。
公用内存的情况：用户主动申请共享内存，用于进程通信；两个进程使用相同的动态链接库

3. 两个进程同时运行在一台物理机上，一个进程能否访问另一个进程的变量？通常情况是能还是不能，为什么？如果能，通过什么方法？
不能，进程之前是相互隔离的。
如果要访问另一个进程的变量，可以通过进程间的通信实现。
常用的进程间通信有socket，共享内存，消息队列等。

4. 很多程序都共享大量的动态链接库，比如基础的数学库，glibc等，启动多个进程的时候，这些库占用系统内存吗？是启动一个进程这些库也要多使用一份内存吗？为什么？
在编译的时候，将动态链接库编译进去之后，在elf文件中为留下该动态链接库的依赖关系。在程序的启动的时候，linux也只是为其分配一段线性空间，但不分配具体内存，当具体使用的时候，才分配物理内存。
如果不同进程使用相同的ddl，操作系统会把dll映射到相同的内存。

5. 当使用交换文件的时候，进程可用的内存也许比物理内存更大，因为有些数据可以被交换到磁盘上。那么此时，用户的程序需要自行读取物理磁盘吗？这个技术是怎么实现的？
在交换文件的时候，cpu会在页表上做标记已移到磁盘，在cpu访问页表时发现标记，会请求CPU把数据移到内存。
分页：等间隔，连续的

6. 我们知道，在单核处理器上，多个程序可以并发（多个进程交替运行），那么一个程序如何交出对CPU的控制权？
时间片用尽时，进程交出CPU的控制权。
进程自己调用一个系统调用。
CPU中断。

一个进程在运行纯数学计算的时候，操作系统在做什么？
什么都不做

有些操作系统能够保证一个进程一次至多连续占用50msCPU，操作系统是如何做到的？为什么能防止进程持续运行下去而其他进程无法运行？
时间片轮转算法。
所有就绪进程被放在队列里，每个进程被分配一个时间片。如果在时间片用尽时进程还在运行，则CPU将被剥夺并分配给另一个进程。如果在时间片未用尽但进程已经结束，则CPU立刻分给下一个进程。
每个进程用完时间片或者结束后，被移至队尾。
时间片太短会导致过多进程切换，降低CPU效率，太长会影响短的交互请求的响应速度。一般为50-100ms。

7. 一个线程能不能在两个核心上运行？能不能用计算充分利用（占满）处理器的两个核心？为什么？
可以交替的用两个核心。
不可以。因为线程是CPU调度的基本单位。多个线程可以分别运行在不同的核心上。

8. 为什么要使用多线程？使用多进程和多线程的区别在于什么？各有什么优点？多线程解决了多进程的什么问题？
好处：减少IO延迟和利用多核提高效率
多进程涉及到内存、CPU及其他资源的切换，开销比线程切换大。
进程间的通信比线程通信复杂。
但进程的隔离性好，各进程间相互独立，一个进程出问题不会影响另一个进程，但线程共享资源，一个线程出问题很可能影响其他线程。并且多线程的设计更复杂，错误更难复现。
共用数据内存。

9. 为什么线程切换有开销，这个开销是什么？
上下文切换。比如A线程切换到B线程，需要进行的操作有：保存线程A的执行现场（寄存器），然后再载入B线程的执行现场。这个开销并不小。
上下文切换开销可以分为：
a. 直接开销：CPU完成切换所用的时间（保存，恢复寄存器，切换地址空间）
b. 间接开销：高速缓存，缓冲区缓存，TLB(translation lookup buffer)失效