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面经-操作系统

进程线程区别
进程是对运行时程序的封装,是系统进行资源调度和分配的的基本单位,实现了操作系统的并发;
线程是进程的子任务,是CPU调度和分派的基本单位,用于保证程序的实时性,实现进程内部的并发;

每个线程独自的寄存器组,指令计数器和处理器状态

进程间通信方式
管道
通信队列
信号量
信号
共享内存
socket

进程间通讯的方式:

管道中还有命名管道和非命名管道之分,非命名管道只能用于父子进程通讯,命名管道可用于非父子进程,命名管道就是FIFO,管道是先进先出的通讯方式。FIFO是一种先进先出的队列。它类似于一个管道,只允许数据的单向流动。每个FIFO都有一个名字,允许不相关的进程访问同一个FIFO,因此也成为命名管。
消息队列:是用于两个进程之间的通讯,首先在一个进程中创建一个消息队列,然后再往消息队列中写数据,而另一个进程则从那个消息队列中取数据。需要注意的是,消息队列是用创建文件的方式建立的,如果一个进程向某个消息队列中写入了数据之后,另一个进程并没有取出数据,即使向消息队列中写数据的进程已经结束,保存在消息队列中的数据并没有消失,也就是说下次再从这个消息队列读数据的时候,就是上次的数据!!!
信号量, 不能传递复杂消息,只能用来同步
共享内存,只要首先创建一个共享内存区,其它进程按照一定的步骤就能访问到这个共享内存区中的数据,当然可读可写;

几种方式的比较:
管道:速度慢,容量有限
消息队列:容量受到系统限制,且要注意第一次读的时候,要考虑上一次没有读完数据的问题。
信号量:不能传递复杂消息,只能用来同步
共享内存区:能够很容易控制容量,速度快,但要保持同步,比如一个进程在写的时候,另一个进程要注意读写的问题,相当于线程中的线程安全,当然,共享内存区同样可以用作线程间通讯,不过没这个必要,线程间本来就已经共享了一块内存的。

线程间通信方式
临界区
互斥量
信号量
信号

栈区:由编译器自动释放,存放函数的参数值、局部变量等。每当一个函数被调用时,该函数的返回类型和一些调用的信息被存放到栈中。然后这个被调用的函数再为他的自动变量和临时变量在栈上分配空间。每调用一个函数一个新的栈就会被使用。栈区是从高地址位向低地址位增长的,是一块连续的内存区域,最大容量是由系统预先定义好的,申请的栈空间超过这个界限时会提示溢出,用户能从栈中获取的空间较小。 2m

堆区:用于动态分配内存,位于BSS和栈中间的地址区域。由程序员申请分配和释放。堆是从低地址位向高地址位增长,采用链式存储结构。频繁的malloc/free造成内存空间的不连续,产生碎片。当申请堆空间时库函数是按照一定的算法搜索可用的足够大的空间。因此堆的效率比栈要低的多。

大小端
https://blog.csdn.net/oqqhutu12345678/article/details/82823890

协程:
协程看上去也是子程序,但执行过程中,在子程序内部可中断,然后转而执行别的子程序,在适当的时候再返回来接着执行。
协程仅仅是一个特殊的函数
一个进程可以包含多个线程,一个线程可以包含多个协程。
一个线程内的多个协程虽然可以切换,但是多个协程是串行执行的,只能在一个线程内运行,没法利用CPU多核能力。
协程与进程一样,切换是存在上下文切换问题的。

系统调用
IO文件指令
特权指令
硬件资源请求

静态链接:
函数和数据被编译进一个二进制文件。在使用静态库的情况下,在编译链接可执行文件时,链接器从库中复制这些函数和数据并把它们和应用程序的其它模块组合起来创建最终的可执行文件。

空间浪费:因为每个可执行程序中对所有需要的目标文件都要有一份副本,所以如果多个程序对同一个目标文件都有依赖,会出现同一个目标文件都在内存存在多个副本;

更新困难:每当库函数的代码修改了,这个时候就需要重新进行编译链接形成可执行程序。

运行速度快:但是静态链接的优点就是,在可执行程序中已经具备了所有执行程序所需要的任何东西,在执行的时候运行速度快。

动态链接:
动态链接的基本思想是把程序按照模块拆分成各个相对独立部分,在程序运行时才将它们链接在一起形成一个完整的程序,而不是像静态链接一样把所有程序模块都链接成一个单独的可执行文件。

共享库:就是即使需要每个程序都依赖同一个库,但是该库不会像静态链接那样在内存中存在多分,副本,而是这多个程序在执行时共享同一份副本;

更新方便:更新时只需要替换原来的目标文件,而无需将所有的程序再重新链接一遍。当程序下一次运行时,新版本的目标文件会被自动加载到内存并且链接起来,程序就完成了升级的目标。

性能损耗:因为把链接推迟到了程序运行时,所以每次执行程序都需要进行链接,所以性能会有一定损失。

请问怎么实现线程池
1.设置一个生产者消费者队列,作为临界资源
2.初始化n个线程,并让其运行起来,加锁去队列取任务运行
3.当任务队列为空的时候,所有线程阻塞
4.当生产者队列来了一个任务后,先对队列加锁,把任务挂在到队列上,然后使用条件变量去通知阻塞中的一个线程

write 系统调用
read 系统调用
open 系统调用
close 系统调用

请你说一下多进程和多线程的使用场景
多进程模型的优势是CPU
多线程模型主要优势为线程间切换代价较小,因此适用于I/O密集型的工作场景,
因此I/O密集型的工作场景经常会由于I/O阻塞导致频繁的切换线程。同时,多线
程模型也适用于单机多核分布式场景。
多进程模型,适用于CPU密集型。同时,多进程模型也适用于多机分布式场景
中,易于多机扩展。

需要频繁创建销毁的优先用线程
这种原则最常见的应用就是Web服务器了,来一个连接建立一个线程,断了就销毁线程,要是用进程,创建和销毁的代价是很难承受的
需要进行大量计算的优先使用线程
大量计算,当然就是要耗费很多CPU,切换频繁了,这种情况下线程是最合适的。
这种原则最常见的是图像处理、算法处理。
强相关的处理用线程,弱相关的处理用进程

可能要扩展到多机分布的用进程,多核分布的用线程
https://blog.csdn.net/weixin_39731083/article/details/82015830