准备秋招-操作系统复习记录

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进程和线程

  • 进程的五种基本状态:创建、就绪、执行、阻塞、终止
  • 挂起:将内存暂时不能运行的进程换出到外存(注意由于虚拟内存的存在,此时在内存中的应该只有一部分进程数据),来腾出足够的空间
  • 进程和线程的区别:
    • 线程依赖于进程而存在
    • 进程是资源分配的最小单位,线程是CPU调度的最小单位
    • 多个线程共享进程的代码段、数据段和堆空间,但是线程又有自己独立的栈空间
    • 一个线程挂掉会导致整个进程挂掉
  • 进程切换和线程切换
  • 进程间的通信方式:
    • 管道(pipe):管道是一种半双工的通信方式,数据只能单向流动,而且只能在具有血缘关系的进程间使用。进程的血缘关系通常指父子进程关系。有名管道(named pipe):有名管道也是半双工的通信方式,但是它允许无亲缘关系进程间通信
    • 信号量(semophore):信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它通常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段
    • 消息队列(message queue):消息队列是由消息组成的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点
    • 信号(signal):信号是一种比较复杂的通信方式,用于通知接收进程某一事件已经发生
    • 共享内存(shared memory):共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问,共享内存是最快的IPC方式,它是针对其他进程间的通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制,如信号量配合使用,来实现进程间的同步和通信
    • 套接字(socket):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它可以用于不同机器间的进程通信。
  • 线程间的通信方式:临界区、互斥量、信号量、事件
  • 线程间通信的方式主要目的是线程同步,所以线程中没有像进程通信中用于数据交换的通信机制

虚拟内存

  • 非常好的技术文章
  • 简单来讲,虚拟内存就是内存加上磁盘空间,进程的逻辑直接处理虚拟内存,当需要访问的虚拟内存地址不在内存时,使用页机制讲对应的磁盘地址调入内存中

  • linux的四种锁机制:
    • 互斥锁:在任何时刻只能有一个线程访问对象,当线程获取锁失败时,会进入睡眠状态
    • 读写锁:多个线程可以同时读对象,但在同一时刻只能有一个线程写对象,而且写锁回阻塞其他读取线程
    • 自旋锁:与互斥锁类似,区别是线程获取锁失败时,会在原地自旋,直到锁被释放,节省线程状态切换的时间,缺点是CPU消耗高
    • RCU(read-copy-update)
  • 死锁发生的四个必要条件:互斥、占有且等待、不可剥夺、循环等待(若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系)

虚拟内存页替换算法

需要注意的是,如果页命中,则该页的R位刷新为1。具体的例子如下,最好按照自己的理解走一遍: