操作系统知识梳理
2018-05-29 本文已影响18人
Hwyoung
(一)进程间的通信方式
- 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。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
(二)四种通信方式比较
- 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。
(三)进程,线程,协程
1.进程:进程是一个程序在一个数据集中的一次动态执行过程,它是CPU资源分配和调度的独立单位。
2.线程是进程的一个微量实体,是CPU调度和分派的基本单位,线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。线程间通信主要通过共享内存，上下文切换很快，资源开销较少，但相比进程不够稳定容易丢失数据。
3.协程:协程是一种用户态的轻量级线程，协程的调度完全由用户控制。协程拥有自己的寄存器上下文和栈。协程调度切换时，将寄存器上下文和栈保存到其他地方，在切回来的时候，恢复先前保存的寄存器上下文和栈，直接操作栈则基本没有内核切换的开销，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。
线程,进程区别
1) 地址空间:线程是进程内的一个执行单元，进程内至少有一个线程，它们共享进程的地址空间，而进程有自己独立的地址空间
2) 资源拥有:进程是资源分配和拥有的单位,同一个进程内的线程共享进程的资源
3) 线程是处理器调度的基本单位,但进程不是
4) 二者均可并发执行
5) 每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口，但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制
线程,协程区别
1) 一个线程可以多个协程，一个进程也可以单独拥有多个协程，这样python中则能使用多核CPU。
2) 线程进程都是同步机制，而协程则是异步
3) 协程能保留上一次调用时的状态，每次过程重入时，就相当于进入上一次调用的状态
(四)进程调度方法
- 先来先服务:即按照作业到达的先后顺序实施调度.(很少用,有时配合优先级任务使用)
- 短作业优先:时间段的作业优先级高.(对长作业不利,会出现饥饿现象)
- 优先级调度算法:依据作业的紧迫程度划分优先级.(利于紧迫度高的作业)
- :高响应比优先:基于1,2缺点,同时考虑作业等待时间和运行时间(即照顾短作业,又不让长作业长时间等待.)[ 优先权 = (等待时间+运行时间)/运行时间 ]
- 时间片轮转调度:让就绪进程以FCFS 的方式按时间片轮流使用CPU 的调度方式.(比较公平但是不利于急迫作业)
- 多级反馈队列调度:一种CPU处理机调度算法,UNIX操作系统采取的便是这种调度算法.
(五)页面置换算法
- 最佳置换(Opt):淘汰最长未使用的(向后找).[该算法无法实现,仅仅作为标准]
- 先进先出(FIFO):
- 最近最久未使用(LRU):
(六)磁盘调度算法
- 先来先服务FIFS:根据进程请求的先后顺序进行调度(简短,但缺点是磁头移动的距离和平均移动距离会很大。)
- 最短寻道时间SSTF:假设当前磁道在某一位置，接下来处理的是距离当前磁道最近的磁道号，处理完成之后再处理离这个磁道号最近的磁道号，直到所有的磁道号都服务完了程序结束。(这样做的优点是性能会优于FIFO算法，但是会产生距离当前磁道较远的磁道号长期得不到服务，也就是“饥饿”现象.)
- 扫描算法(SCAN):电梯调度算法。先按照一个方向(比如从外向内扫描)，扫描的过程中依次访问要求服务的序列。当扫描到最里层的一个服务序列时反向扫描，这里要注意，假设最里层为0号磁道，最里面的一个要求服务的序列是5号，访问完5号之后，就反向了，不需要再往里扫。结合电梯过程更好理解，在电梯往下接人的时候，明知道最下面一层是没有人的，它是不会再往下走的。
- 循环扫描算法CSCAN:可以防止饥饿现象.
(七)线程同步
- 信号量
- 临界区
- 互斥量
待补充ing....
