页面置换算法#

1. 页面置换算法的作用

   • 处理linux虚拟内存的一种算法
   • 虚拟内存比物理内存大，虚拟内存中的资源部分放在物理内存里部分放在磁盘里
   • 当物理内存不足时，将已经装入内存中的一个页置换出去，为新的页腾出空间

2. 涉及到的概念：

   • 局部性原理：

     • 概念：假如虚拟内存八个页面装入物理内存四个页框，占满后再来新页面时，需要将一个页面置换出去，这时就需要页面置换算法来选择置换哪个
     • 目的：==减少==页面置换的==次数==
       • 减少的极限：最优页面置换算法

   • 最优页面置换算法：用来和别的页面置换算法比，但是不存在最好的页面置换算法，各有各的优点

3. 分类：

• 最佳页面置换算法（OPT）

• 先进先出置换算法（FIFO）：最自然的

• 最近最久未使用置换算法（LRU）：

  • ==问的比较多的==：最近最少使用页面置换算法（LRU）

    • 思想：将所有页面使用次数记录下来，将用的次数最少的页面置换出去

  • ==LRU的老化算法==：

  • 软件模拟LRU

    • ==NFU==：R位被加进来之前，之前的计数右移一位，导致最近加进来的成为影响最大的

• 时钟页面置换算法（Lock）

• 最不常用置换算法（LFU）

页表项#

1. 分类：

   • 高速缓存禁止位，访问位，修改位，保护位、“在/不在”位、页框号
   • 在与不在：
   • 保护位：设置权限
   • 修改位：修改后置位1

为什么有了进程还要使用线程#

1. 先说什么是进程和线程

2. 再说使用线程的好处

   • 避免整个进程阻塞
     • 不使用多线程，进程阻塞就无法工作
     • 而多线程的话，只会阻塞一个线程，进程的其他线程还可以工作
   • 提高系统并发性能
   • 线程之间共享进程资源

线程切换要保存哪些上下文#

1. 要保存的：

   • 寄存器值
   • 堆栈指针
   • 内核栈指针
   • 程序计数器
   • 线程状态
   • 虚拟内存信息

2. 注意：线程上下文切换，涉及到保存和加载上下文，有性能开销，过于频繁的线程切换会影响性能

什么是协程？和线程有什么区别？#

1. 协程概念：

   • 用户级别轻量级线程，调度完全由用户控制
   • 上下文切换极快，成本低
     • 因为它需要保存和恢复的状态较少

2. 与线程的区别：

   • 用户控制切换，开销比线程切换开销还小
   • 线程抢占式，协程非抢占式
   • 携程不能并发，不用加锁
   • 线程适合CPU密集型，协程适合I/O密集型

如果僵尸进程过多，会出现什么问题#

1. 内存泄漏：
   • 僵尸进程的资源无法回收释放
   • 最终导致系统的性能降低或崩溃
2. 资源浪费：
   • 僵尸进程会占用系统资源
3. 进程满载：
   • 进程表被填满，无法再创建新的进程

如何如理过多的僵尸进程#

1. 修复父进程：
   • 让父进程正确处理子进程的终止状态
2. 手动杀死僵尸进程的父进程：
   • 通过kill杀死僵尸进程的父进程，然后再修复父进程，让父进程去处理僵尸进程的终止状态
3. 编写垃圾回收程序
   • 这个程序通过waitpid()定期清理僵尸进程

一个进程可以创建多少个线程#

• 总结：具体数量取决于系统的实现和配置

限制因素：

• 系统资源：
  • 每个线程需要一定的系统资源，如内存空间、栈空间、寄存器等，最终受到物理内存和虚拟内存的限制
• 32位和64位系统的限制：
• 线程栈大小：
  • 线程运行需要栈空间，栈大小是有限的
• 系统设定的限制：
  • 系统可以设定创建线程的上限

对锁的理解#

1. 本质：
   • 用于控制多线程和多进程 访问共享资源的==同步机制==
2. 原理：
   • 线程或进程想访问共享资源时，要先看资源是否被加锁
   • 没加锁就获取资源并加锁
   • 被加锁了就等待锁解开再获取资源并加锁
3. 常见的锁：
   • 互斥锁
   • 读写锁：
     • 允许多个线程同时读，但写只能有一个线程在写
     • 可以提高系统的并发性

乐观锁和悲观锁有什么区别#

二者本质：是一种使用锁的规则

• 悲观锁：

  • 假设访问共享内存会发生冲突
  • 所以加锁
  • 会降低程序的并发性

• 乐观锁：

  • 假设访问共享内存不会发生冲突
  • 访问时不加锁，最后只会检测是否有资源被修改而发生冲突
  • 如果没有冲突，就更新
  • 有冲突，就放弃当前更新并重新检测

• 性能区别：

  • 悲观锁：
    • 访问前就加锁，造成性能损失
  • 乐观锁：
    • 不加锁，避免锁竞争，提高并发性能
    • 但是检测时如果冲突频繁发生，需要不断重试，可能导致性能下降

操作系统如何实现原子操作的#

1. 概念：
   • 不可中断的一个或一系列操作
2. 实现原子操作的方法：
   • 内核支持
   • 硬件支持
   • 硬件锁总线
   • 中断禁止
   • 软件模拟

什么是物理地址#

物理内存RAM中的实际地址

什么是逻辑地址（虚拟地址）#

• 就是由CPU生成的虚拟地址
• 程序访问内存时就是访问的虚拟地址
• 一般通过页表或段表等数据结构映射到实际的物理地址

什么是虚拟内存#

• 操作系统提供的一种内存管理技术
• 在虚拟内存中，每个程序都自己连续可用的内存空间
• 程序可以访问的内存大于实际物理内存，因为程序的部分数据放在内存中，部分数据放在硬盘中

为什么需要虚拟内存#

1. 扩展可用内存
2. 进程隔离和保护
3. 简化内存管理
4. 内存共享和进程通信

分页与分段有什么区别#

1. 分页：

2. 分段：

3. 二者的区别：

   • 目的：
     • 分段是为了反映程序的逻辑结构
     • 分页是为了更有效地使用内存，减少内存碎片
   • 大小：
     • 页的大小是固定的，机器系统决定了页的大小，不同系统的页大小不同
     • 段的大小是可变的，由程序的逻辑结构决定
   • 可见性：
     • 用户程序可以看到分段的结果，但是看不到分页的结果

4. 实际使用：

   • 在实际的系统中，分页和分段往往并用，这种技术被称为段页式管理

内存泄漏和内存溢出有什么区别#

1. 内存泄漏：
   • 内存未能正确释放
2. 内存溢出：
   • 申请内存超出可用内存
3. 引发原因：
4. 影响范围：
5. 调试和解决：