进程与线程的区别
1.进程是系统进行资源分配的基本单位，有独立的内存地址空间；线程是CPU调度的基本单位，没有单独的地址空间，
有独立的栈，局部变量，寄存器，程序计数器等。
2.创建进程开销大，包括创建虚拟地址空间等需要大量系统资源；创建线程开销小，基本上只有一个内核对象和一个
堆栈。
3.一个进程无法直接访问另一个进程的资源；同一个进程内的多个线程共享进程的资源。
4.进程切换开销大（涉及当前执行进程CPU环境的保存以及新调度的进程CPU环境的设置），线程切换开销小（只需保
存和设置少量寄存器的内容）；进程间通信开销大（需要借助操作系统），线程间通信开销小（可以直接读写进程数
据段，如全局变量）。
5.线程属于进程，不能独立执行。每个进程至少要有一个线程，成为主线程。
进程通信的几种方式
1.管道（Pipe）及有名管道（namedpipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的
限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
2.信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程
还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数
sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新
实现了signal函数）；
3.Message（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以
向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，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.共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设
计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
5.信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
6.套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支
开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。
线程同步的几种方式
线程同步的方式主要由4种：
临界区（Critical Section）
互斥量（Mutex）
信号量（Semaphore）
事件（Event）
主要区别和特点如下：
1.临界区：通过对多线程的串行化来访问公共资源或一段代码，速度快，适合控制数据访问。在任意时刻只允许一个线
程对共享资源进行访问，如果有多个线程试图访问公共资源，那么在有一个线程进入后，其他试图访问公共资源的线程
将被挂起，并一直等到进入临界区的线程离开，临界区在被释放后，其他线程才可以抢占。
2.互斥量：采用互斥对象机制。只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限，因为互斥对象只有一个，所以能保
证公共资源不会同时被多个线程访问。互斥不仅能实现同一应用程序的公共资源安全共享，还能实现不同应用程序的公
共资源安全共享。
3.信号量：它允许多个线程在同一时刻访问同一资源，但是需要限制在同一时刻访问此资源的最大线程数目。
4.事件：通过通知操作的方式来保持线程的同步，还可以方便实现对多个线程的优先级比较的操作。
用户级线程和内核级线程
1.用户级线程（user level thread）。对于这类线程，有关线程管理的所有工作都由应用程序完成，内核意识不到线程
的存在。在应用程序启动后，操作系统分配给该程序一个进程号，以及其对应的内存空间等资源。应用程序通常先在一个
线程中运行，该线程被称为主线程。在其运行的某个时刻，可以通过调用线程库中的函数创建一个在相同进程中运行的新
线程。
用户级线程的好处是非常高效，不需要进入内核空间，但并发效率不高。
2.内核级线程（kernel level thread）。对于这类线程，有关线程管理的所有工作由内核完成，应用程序没有进行线程
管理的代码，只能调用内核线程的接口。内核维护进程及其内部的每个线程，调度也由内核基于线程架构完成。
内核级线程好处是内核可以将不同线程更好的分配到不同的CPU，以实现真正的并行计算。
事实上，在现代操作系统中，往往使用组合方式实现多线程，即线程创建完全在用户空间中完成，并且一个应用程序中的
多个用户级线程被映射到一些内核级线程上，相当于是一种折中方案。
用户栈和内核栈的区别
操作系统中，每个进程会有两个栈，一个用户栈，存在于用户空间，一个内核栈，存在于内核空间。当进程在用户空间运
行时，cpu堆栈指针寄存器里面的内容是用户堆栈地址，使用用户栈；当进程在内核空间时，cpu堆栈指针寄存器里面的内
容是内核栈空间地址，使用内核栈。
内核栈是内存中属于操作系统空间的一块区域，其主要用途为：
1.保存中断现场，对于嵌套中断，被中断程序的现场信息依次压入系统栈，中断返回时逆序弹出；
2.保存操作系统子程序间相互调用的参数、返回值、返回点以及子程序(函数)的局部变量。
用户栈是用户进程空间中的一块区域，用于保存用户进程的子程序间相互调用的参数、返回值、返回点以及子程序(函数)
的局部变量。
那么为什么不直接用一个栈，何必浪费那么多的空间呢？
1.如果只用系统栈。系统栈一般大小有限，如果中断有16个优先级，那么系统栈一般大小为15（只需保存15个低
优先级的中断，另一个高优先级中断处理程序处于运行），但用户程序子程序调用次数可能很多，那样15次子程
序调用以后的子程序调用的参数、返回值、返回点以及子程序(函数)的局部变量就不能被保存，用户程序也就无
法正常运行了。
2.如果只用用户栈。我们知道系统程序需要在某种保护下运行，而用户栈在用户空间（即cpu处于用户态，而cpu
处于核心态时是受保护的），不能提供相应的保护措施（或相当困难）。
内存池，进程池，线程池
概念“池化技术 ”。池化技术一言以蔽之就是：提前保存大量的资源，以备不时之需以及重复使用。池化技术应用广泛，
如内存池，线程池，连接池等等。内存池相关的内容，建议看看Apache、Nginx等开源web服务器的内存池实现。
由于在实际应用当中，分配内存、创建进程、线程都会涉及到一些系统调用，系统调用导致程序从用户态切换到内核态，
是非常耗时的操作。因此，当程序中需要频繁的进行内存申请释放，进程、线程创建销毁等操作时，通常会使用内存池、
进程池、线程池技术来提升程序的性能。
线程池：线程池的原理很简单，类似于操作系统中的缓冲区的概念，它的流程如下：先启动若干数量的线程，并让这些线
程都处于睡眠状态，当需要开辟一个线程去做具体的工作时，就会唤醒线程池中的某一个睡眠线程，让它去做具体工作，
当工作完成后，线程又处于睡眠状态，而不是将线程销毁。
进程池与线程池同理。
内存池：内存池是指程序预先从操作系统申请一块足够大内存，此后，当程序中需要申请内存的时候，不是直接向操作系
统申请，而是直接从内存池中获取；同理，当程序释放内存的时候，并不真正将内存返回给操作系统，而是返回内存池。
当程序退出(或者特定时间)时，内存池才将之前申请的真正内存释放。
死锁
所谓死锁是指多个进程因竞争资源而造成的一种僵局（互相等待），若无外力作用，这些进程都无法向前推进。
产生死锁的原因：
1.系统资源的竞争。
2.进程推进顺序非法。
产生死锁的必要条件：
1.互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
2.不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
3.请求和保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
4. 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之一不满足，就不会发
生死锁。
银行家算法
银行家算法是著名的死锁避免算法。允许进程动态的申请资源，但系统在分配资源之前应先计算此次分配资源的
安全性，若分配不会导致系统进入不安全状态，则分配，否则等待。
进程调度算法
先来先服务算法（FCFS）
短作业优先算法（SJF）：平均等待时间，平均周转时间最少
优先级调度算法
高响应比调度算法：即有利于短作业又兼顾长作业，响应比 = （等待时间 + 要求服务时间）/ 要求服务时间
时间片轮转算法
多级反馈队列调度算法
内存分配管理方式（块式、页式、段式、段页式）
块式管理
把主存分为一大块、一大块的，当所需的程序片段不在主存时就分配一块主存空间，把程序片段载入主存，就算
所需的程序片段只有几个字节也只能把这一块分配给它。这样会造成很大的浪费，但易于管理。
页式管理
把主存分为一页一页的，每一页的空间要比一块一块的空间小很多，显然这种方法的空间利用率要比块式管理高
很多。
段式管理
把主存分为一段一段的，每一段的空间又要比一页一页的空间小很多，这种方法在空间利用率上又比页式管理高
很多，但是也有另外一个缺点。一个程序片断可能会被分为几十段，这样很多时间就会被浪费在计算每一段的物
理地址上。
段页式管理
结合了段式管理和页式管理的优点。把主存分为若干页，每一页又分为若干段。
静态链接和动态链接
静态链接就是在编译链接时直接将需要的执行代码拷贝到调用处，优点就是在程序发布的时候就不需要的依赖库，也就是
不再需要带着库一块发布，程序可以独立执行，但是体积可能会相对大一些。
动态链接就是在编译的时候不直接拷贝可执行代码，而是通过记录一系列符号和参数，在程序运行或加载时将这些信息传
递给操作系统，操作系统负责将需要的动态库加载到内存中，然后程序在运行到指定的代码时，去共享执行内存中已经加
载的动态库可执行代码，最终达到运行时连接的目的。优点是多个程序可以共享同一段代码，而不需要在磁盘上存储多个
拷贝，缺点是由于是运行时加载，可能会影响程序的前期执行性能。
虚拟内存
基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序的一部分装入内存，而将其余的部分留在外存，就可以启动程序执行。在程
执行的过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统将所需要的部分调入内存，然后继续执行程序。另一方面，操作
系统将内存中暂时不使用的内容换出到外存上，从而腾出空间存放将要调入内存的信息。这样系统就好像为用户提供了一
个比实际内存大的多的存储器，称为虚拟存储器。
虚拟内存实现由以下三种方式：
1.请求分页存储管理
2.请求分段存储管理
3.请求段页式存储管理
所需硬件支持：
1.一定容量的内存与外存。
2.页表机制（或段表机制），作为主要的数据结构。
3.中断机构，当用户程序要访问的部分尚未调入内存，则产生中断。
4.地址变换机构，逻辑地址到物理地址的变换。
请求分页是目前最常用的一种实现虚拟内存的方法。常用的页面置换算法：
1.最佳置换算法（OPT）
2.先进先出页面置换算法（FIFO）
3.最近最久未使用（LRU）
工作集（或驻留集）是指在某段时间间隔内，进程要访问的页面集合。经常被使用的页面需要在工作集中，而长
期不被使用的页面要从工作集中被丢弃。为防止系统出现抖动现象（频繁的换页活动），需要选择合适的工作集
大小。
工作集模型的原理是：让操作系统跟踪每个进程的工作集，并为进程分配大于其工作集的物理块。如果还有空闲
物理块，则可以再调一个进程到内存以增加多道程序数。如果所有工作集之和增加以至于超过了可用物理块的总
数，那么操作系统会暂停一个进程，将其页面调出并且将其物理块分配给其他进程，防止出现抖动现象。