操作系统知识回顾（更新中，自用）

1 进程和线程的区别

  进程是操作系统分配资源的最小单位，进程就是一个正在运行的程序以及程序所需要的资源，包括内存资源、文件资源以及系统资源。
  那为什么要引入线程呢，原因是如果是单线程的进程在运行过程中需要等待某些资源的到来，那么此时CPU将空转，CPU资源就被白白浪费了。为了避免这种情况就引入了线程，一个进程下可以有多个线程，这多个线程可以各司其职，当其中一个线程等待资源时，可以调度另外一个线程来使用CPU，通过这样的方式可以来提高CPU利用率。
  除此之外，线程只有栈、程序计数器和寄存器等资源，所以创建、销毁一个线程以及线程的上下文切换都比进程的开销要小。进程与进程之间互相独立、互不干扰，但是线程与线程之间需要考虑线程安全问题，所以线程访问共享内存时需要进行同步。

2 协程

  协程是一个用户级的轻量级的线程，在某个子程序内部跳转到另外一个子程序运行，在恰当的时机又跳转到原来的子程序内部运行。
  协程有两个优点：
  1 协程上下文的开销小；
  2 不需要锁机制来同步，效率高，并发性比较好。

3 进程的状态有哪几种

  进程的状态主要是三种：运行态、就绪态、阻塞态，其中运行态和就绪态可以互相转换。
  1 运行态的进程时间片消耗完就会进入就绪态；
  2 就绪态的进程被调度会进入运行态；
  3 运行态的进程等待某些资源就会进入阻塞态；
  4 阻塞态的进程资源到达就进入就绪态。

4 进程调度算法

非抢占式的调度算法
  1 先来先服务算法：不公平
  2 短进程优先：会导致长进程饥饿，不公平

抢占式的调度算法
  1 最短剩余时间优先
  2 时间片轮转
  3 优先级
  4 多级反馈队列：结合了时间片和优先级的调度算法，设置多个队列存放就绪的进程，不同队列分配不同的时间片，时间片越小优先级越高。如果一个进程被调度仍然没有执行完成，那么放到下一个时间片更大的队列中去。通过这样的方式可以使一个长进程在较小的周期内执行完成。

5 Linux下创建进程的方法

  Linux下通过fork()系统调用来创建新的进程，通过fork的返回值来判断在子进程内还是在父进程内，返回值为0，代表在子进程内，返回值大于0代表在父进程内，返回值即为子进程的PID。
  fork()创建出来的子进程是父进程的一份拷贝，如果fork()之后立马exec()，让子进程放入内存运行，那么之前的拷贝就是多余的，所以这里涉及到了写时复制。
  写时复制 （copy on write）
  在fork之后，子进程没有进行写操作，那么子进程可以共享父进程的地址空间，等到进行写操作，才去进行相关数据的复制。通过这种方式来延迟拷贝动作或者说是避免不必要的拷贝，来提高效率。

6 僵尸进程、孤儿进程

  僵尸进程是子进程没有被正确销毁，会导致系统资源无法正常释放，是有危害的；孤儿进程是子进程还没结束，父进程先结束，这时候孤儿进程会被Init进程所接管，没有危害。

  一个子进程结束以后，需要被父进程通过wait()系统调用来接收子进程的信息后，才能释放相关的系统资源，比如PID号。如果系统中的僵尸进程过多，就会导致无法创建新的进程。

7 进程间通信的方法

进程间通信的方法主要有管道、消息队列、共享内存、socket。

1 管道分为匿名管道和有名管道
  匿名管道主要用于具有亲缘关系的进程通信，通过pipe系统调用创建管道，一端读一端写，管道的本质就是一块缓存区。
  有名管道可以用于不具有亲缘关系的进程通信，类似于读写文件。

2 消息队列

3 共享内存
  共享内存的实现机制是通过mmap将普通文件或资源映射到不同进程的地址空间中去，这样我们就可以像访问内存一样去访问共享的普通文件。

  共享内存如何同步
  主要是通过POSIX有名信号量，来对共享内存进行同步。通过sem_open来创建有名信号量。

4 不同主机上的进程通信使用socket

为什么要有虚拟内存

  在早期，呈现给编程人员的存储模型就是简单的物理内存。在这种情况下，想在内存中通时运行两个程序是行不通的。如果一个程序在某个位置写入一个新的值，将会擦掉第二个程序存放在相同位置的所有内存，所以同时运行两个程序是行不通的，这两个程序会立刻崩溃。
所以有了一种存储器抽象：地址空间。

  虚拟内存技术的作用：
  1 使多个进程有自己独立的内存空间，相互独立，互不干扰。
  2 可以处理内存超载，也就是可以使得大型程序运行在有限的物理内存中，允许程序在只有一部分被调入内存的情况下运行。
  3 使用分页技术，使得每个进程都可以被分割成很多块，一方面便于管理，另一方面比起分段式可以减少内存碎片，效率也更高。