Python知识点整理（4） —— 操作系统

操作系统

Linux常用操作

架构

• 早期：lamp/lnmp架构（Linux, Apache/Nginx, MySQL, PHP/Python)
• 现在：微服务容器

常考linux命令

• 查命令
  • man => 简化版man：tldr
  • pip --help
• 文件目录操作命令
  • chown/chmod/chgrp
  • ls/rm/cd/cp/mv/touch/rename/ln(硬链接&软链接)
  • locate/find/grep
• 文件查看
  • 编译器 vi/nano
  • 查看文件 cat/head/tail
  • 交互式查看文件 more/less
• 进程操作
  • ps 查看进程
  • kill 杀死进程（加参数不同的信号。执行的原理？）
  • top/htop 监控进程
• 内存操作工具
  • free 查看内存
  • 了解每一列的具体含义
  • 排查内存泄露
• 网络操作
  • ifconfig 网卡信息
  • isof/netstat 端口信息
  • ssh/scp 远程登录/复制
  • tcpdump 抓包
• 用户/组操作
  • useradd/usermod
  • groupadd/groupmod

线程&进程

线程vs进程

• 进程：对运行时的程序的封装，系统资源调度和分配的基本单位
• 线程：进程的子任务，cpu调度和分配的基本单位，实现进程内并发
• 一个进程可以包含多个线程，线程依赖进程存在，并共享进程内存

线程同步的方式（保证线程安全）

• 互斥量（锁）：同一时刻只有一个线程
• 信号量：控制同一时刻多个线程访问同一资源的线程数量
• 事件：通过通知的方式保持多线程同步

进程间通信（共享信息）

• 管道（pipe：有名/匿名）
• 信号（signal）：e.g. command + C终止线程
• 消息队列（message）
• 共享内存
• 信号量（semaphore）
• 套接字（socket）：web应用通常都是这种

多线程

• threading.Thread类创建线程
• start()启动线程
• join()等待线程结束

多进程

• multiprocessing 多进程模块
• Multiprocessing.process类实现多进程
• 一般在cpu密集程序，避免gil影响（python有GIL，可以用多进程实现cpu密集程序）

内存管理

分页机制

• 逻辑地址和物理地址分离的内存分配管理方案
• 程序的逻辑地址划分为固定大小的页（页号）
• 物理地址分为同样大小的帧（块号）
• 通过页表来映射逻辑地址到物理地址

分段机制

• 满足代码的一些逻辑需求
• 数据共享，数据保护，动态链接
• 段表来实现逻辑地址和物理地址的映射关系
• 段内连续分配，段间离散分配

分页&分段

• 页：内存利用率的角度；大小固定，操作系统决定
• 段：用户角度，用于数据保护、数据隔离等用途；大小不固定，由用户程序决定

虚拟内存

• 局部性（时间、空间）原理：程序运行的时候必要的信息装入内存
• 内存中暂时不需要的内容放到硬盘上
• 系统似乎提供了比实际内存大的多的容量，称为虚拟内存

页面置换的三种方法

• OPT：未来最后使用的页置换掉
• FIFO：先进先出
• LRU：最久没使用的页面跳台

内存抖动

• 频繁的页调动行为，进程不断产生缺页中断
• 置换一个页，又不断再次需要这个页
• 运行进程太多；杀掉无关的进程 & 增加物理内存

python垃圾回收机制原理

• 引用计数为主（循环引用无法解决）
  • 引用计数增加
    • 对象创建 a = 1
    • 对象被引用 b = a
    • 对象作为参数传递 func(a)
    • 对象存在容器中 i = [a]
  • 引用计数减少
    • 使用del的命令可以减少引用计数，但不一定会回收
    • 引用指向了别的对象 b =none
    • 离开的对象的作用域（函数执行结束）
    • 从一个容器移除对象或销毁容器
  • 循环引用：两个对象互相引用
• 引用标记清除、分代回收解决引用计数的问题
  • 标记清除：从根对象开始不断访问可达点，不可达的就清除
  • 分代回收：
    • 时间换空间的技术
    • 将对象分成0，1，2三代（用双向链表来表示）
    • 对于每一代，如果对象数量达到了阈值，则执行标记回收
    • 没有被清除的对象放入下一代
    • 0代触发将清理所有三代，1代触发会清理1, 2代，2代触发后只会清理自己。