操作系统的共同目标

进程管理

• 进程、线程和协程的区别
  1. 从调度上看，线程是CPU资源调度的基本单位，进程是系统资源调度和分配的基本单位
  2. 从开销上看，进程创建、销毁和切换的开销要大于线程。进程创建和销毁需要内核创建/释放页表、打开/关闭文件I/O设备，进程切换需要保存当前的CPU环境、切换页表。这些工作在线程切换时要简单得多，或者甚至不需要进行。
  3. 从通信上看，进程之间通过管道、IPC(信号量、共享内存、消息队列)、socket等方式进行通信，而线程则一般通过共享内存，辅以同步互斥机制确保数据的一致性（互斥锁、信号量、自旋锁、条件变量）
  4. 从隔离性上看，进程之间不会相互影响（不同的虚拟地址空间），而一个线程的崩溃往往会导致整个进程挂掉。
  5. 协程是一种比线程更加轻量级的微线程。一个线程可以有多个协程。协程是由用户调度的，所以它的的调度开销相比线程更小。由于协程是由用户调度的，在某种程度上它的协同执行效率更高，但公平性相应的就低。

内存管理

• 什么是虚拟内存，虚拟内存的作用？

  • 虚拟内存是操作系统内存管理的一种手段，每个程序拥有自己的虚拟地址空间，虚拟地址空间映射到物理地址空间。
  • 虚拟内存的作用主要有两个，一是提供隔离性，虚拟内存使得应用程序之间、应用程序与内核之间能够隔离开来，无法修改对方的内存数据。二是提供抽象，这种抽象是许多功能的基础，比如扩展内存（物理内存往往非常有限，而虚拟地址空间可以很大，结合页面置换技术能够让计算机运行占用内存比物理内存大的程序）、 保护堆栈（guard page）、延时内存分配（copy on write）

• Linux 的内存管理机制？
  段页式机制，但是段机制基本只是用于访问控制和内存保护
  段式、页式内存管理以及linux采用的方案图解

• 内存分配？

  • 操作系统内存分配 几种常见的内存分配算法

    1. linear allocator
       预先创建内存块，然后在内存块上一直分配内存，这些分配出去的内存不用释放，到最后再一次性把内存块回收。
    2. fixed size allocator
       预创建内存块，然后将内存块切割成多个固定大小的小块，并将它们链接起来形成一个freelist；分配的时候从 freelist 取出小块返回；释放的时候将小块重新链接回 freelist；如果 freelist 没有多余内存就再创建一个内存大块。
    3. buddy allocator
       伙伴分配器，比 fixed size allocator 的限制小一些，可以分配不同大小的内存，不过这些大小必须是2的幂；在释放内存的时候，如果这块内存的伙伴内存也处于释放状态，分配器会将两块内存合并起来变成大一倍的内存，并且这个过程会一直重复，直到没有释放的伙伴内存为止。

  • C++ STL 内存分配 -- 两级空间配置

    一级空间配置器 -- malloc + free + new_handler

    二级空间配置器 -- 内存池 + 链表

    为什么采用二级空间配置 -- 避免太多小额区块造成的内存碎片，还有配置时的额外负担（区块越小，额外负担所占的比例就愈大，也就愈显得浪费）