虚拟内存
虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存（一个连续完整的地址空间），而实际上，它通常是被分隔成多个物理内存碎片，还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上，在需要时进行数据交换。
虚拟内存就是将操作系统的物理内存扩充为更大的逻辑内存，使得应用程序能够使用足够大的内存，虚拟内存使用部分加载的技术，只将应用程序的数据或资源部分加载进内存中，这样内存空间就能够有更多的空间去加载别的应用程序，甚至还能够加载比内存更大的进程，这样看起来内存好像变大了，但是其实这部分内存包含了磁盘或者硬盘，并且叫做虚拟内存。
局部性原理：
1、时间局部性：如果程序中的某条指令被执行，它在不久后可能还会再次执行；如果某数据被访问过，过段时间后可能再次会被访问。
2、空间局部性：一旦程序访问了某个存储单元，在不久之后，其附近的存储单元也将被访问。
内存管理机制
简单来说，可以分为连续分配管理和非连续分配管理这两种方式。
连续分配管理方式 是为用户程序分配一段连续的用户空间，常见的有块式管理；
非连续分配管理方式 是允许用户程序使用的内存分布在离散的或者不相邻的内存中，比如 页式管理和段式管理。
1、段式管理
将内存分为几个固定大小的块，然后每次给应用程序分配一个块的空间，这样当程序运行只需要很小的空间的时候，会造成空间的一个浪费。产生了内存碎片。
2、页式管理
将内存分为相等的且固定的一页一页的形式，这些页比块小的多，划分力度更大，提高了内存利用率，较少了内存碎片。⻚式管理通过⻚表对应逻辑地址和物理地址。
3、段式管理
页式管理中的页是没有实际意义的，段式管理将主存分为一段段的，这些段又比页小得多，并且这些段是由实际的意义的，比如主程序段main、数据段D等等。段式管理通过段表对应逻辑地址和物理地址。
4、段页式管理
先将主存分为了一段段的，然后又将每个段又分为了一页页的，也就是说段⻚式管理机制中段与段之间以及段的内部的都是离散的。
死锁
定义：若系统中存在一组进程（两个或多个），这些进程都占有资源但是同时又在等待其他线程所占有的资源，这种等待永远不会结束，所以就说产生了“死锁”。
产生的原因可以归结为：由于多个进程竞争资源时，进程推进顺序的不当。
死锁的必要条件：
- 互斥：进程应当互斥使用的资源，也就是说一个资源只能由一个进程锁所持有。
- 占有且等待条件：一个进程请求不到资源而等待时，不会释放自己持有的资源。
- 不剥夺条件：进程之间不能相互抢夺已经被占有的资源。
- 循环等待条件：进程之间相互等待资源，形成循环等待链。
如何解决死锁？
- 鸵鸟策略：直接不管。
- 死锁预防：破坏死锁的四个必要条件来预防死锁。
- 死锁避免：通过仔细分配资源来避免死锁。
- 死锁检测和恢复：检测死锁并作出恢复，发生死锁就采用行动去恢复。
fork函数
在Linux中，fork函数是用来在已存在的进程中创建一个子进程的，而原进程称为父进程。
调用fork函数，当控制转移到内核中的fork代码时，内核会开始做：
- 分配新的内存块和内核数据给子进程，
- 将父进程的部分数据结构内容拷贝给子进程。
- 将子进程添加进系统进程表
- fork返回两次，向父进程返回子进程的pid，向子进程返回0
fork调用失败的原因
- 系统中有太多进程了
- 实际用户的进程数超过了线程
进程的状态
运行 、就绪 、阻塞
（1）运行(running)态：进程占有处理器正在运行。
（2）就绪(ready)态：进程具备运行条件，等待系统分配处理器以便运行。
（3）等待(wait)态：又称为阻塞(blocked)态或睡眠(sleep)态，指进程不具备运行条件，正在等待某个
事件的完成。
通常，一个进程在创建后将处于就绪状态。每个进程在执行过程中，任意时刻当且仅当处于上述三种状态之一。同时，在一个进程执行过程中，它的状态将会发生改变。引起进程状态转换的具体原因如下：
（1）运行态一一等待态：等待使用资源或某事件发生，如等待外设传输;等待人工干预。
（2）等待态一一就绪态：资源得到满足或某事件己经发生，如外设传输结束；人工干预完成。
（3）运行态一一就绪态：运行时间片到，或出现有更高优先权进程。
（4）就绪态一一运行态：CPU空闲时被调度选中一个就绪进程执行。
进程和线程之间的区别
- 根本区别：进程是资源分配的基本单位；线程是进程调度的基本单位。
- 开销方面：每个进程拥有自己的代码和数据空间（程序上下文），程序之间的切换开销比较大；线程没有独立的内存空间，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程拥有自己的程序计数器和运行栈，线程之间切换开销比较小。
- 内存分配方面：系统会给进程分配独立的空间；不会给线程分配独立的空间（线程所使用的资源为所在进程的资源），线程组之间只能共享内存。
- 通信方面：线程之间通信更方便，同一个进程下，线程共享全局变量，静态变量等数据，进程之间的通信需要以通信的方式（IPC）进行。
- 安全方面：多进程比较安全，一个进程崩溃不会导致其它线程崩溃；一个线程崩溃，所处的进程就崩溃（因为共享地址空间）
进程之间的通信方式
1、管道（匿名管道）：只存在于内存中的文件，用于具有亲缘关系的父子进程和兄弟进程之间的通信。
2、有名管道：为了克服匿名管道的缺点。提出了有名管道，有名管道严格遵循先进先出。它是以磁盘文件的形式存在的。它可以支持本机任意两个进程之间的通信。
3、消息队列：消息队列是消息的链表，它有特定格式，存放在内存中并且由消息队列标识符标识。跟管道和有名管道不同的是，消息队列是存在内核中的，只有当内核重启或者显性的去删除一个消息队列的时候，它才会被删除。消息队列可以实现消息的随机查询，并且可以按照消息的类型进行读取，比FIFO更有优势。消息队列客服了信号承载信号量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
4、信号：信号的通信比较复杂，它主要是用于通知接收进程某个事件的发生。
5、信号量：信号量其实就是一个整型的计数器，它主要用于实现进程间的互斥和同步。
6、共享内存：多个进程能够访问同一块内存空间，并且不同进程对共享内存的数据更新都是可见的。（需要依靠某种同步操作，如上面的信号量，互斥锁）
7、socket（套接字）：主要用于客户端和服务端之间的网络通信。套接字是支持TCP/IP的网络通信的基本单元，可以看做是不同主机之间进程进行双向通信的端点。（通信双方的一种约定）
线程之间的通信
1、互斥量：只有拥有互斥对象的线程才能够有访问公共资源的权限。（比如Java中的synchronized和lock就是这种机制）。
2、信号量：允许多个线程访问同一个资源，但是需要控制同一时刻访问该资源的一个最大线程数。（Java中的 Semaphore类）
3、事件：wait、notify/notifyAll。通过事件去操作线程的同步。
僵尸进程和孤儿进程
僵尸进程
当进程exit()退出后，它的父进程没有wait()系统调用回收它的进程描述符的信息，导致该进程还遗留在系统的进程表中，占用了内核资源，这样的进程就是僵尸进程。
孤儿进程
当进程还在执行的时候，它的父进程突然退出，此时该进程就是一个孤儿进程。作为一个进程，必须要有一个父进程，否则在它退出之后没人去回收它的进程描述符的信息，浪费资源。所以孤儿进程得找一个父进程，如果所在的进程组没人收养的话，则会被init()进程所收养。
