操作系统

同步阻塞的BIO、同步非阻塞的NIO、异步非阻塞的AIO。其中BIO是一个连接一个线程。NIO是一个请求一个线程。AIO是一个有效请求一个线程。 阻塞：应用程序在获取网络数据的时候，如果网络传输数据很慢，那么程序就一直等待，直到传输完毕为止。 非阻塞：应用程序直接可以获取已经准备就绪的数据，无须等待

进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。

1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.

2) 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。

3) 另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。

4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。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。

5) 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。

内存管理方式主要分为：页式管理、段式管理和段页式管理。

页式管理的基本原理是将各进程的虚拟空间划分为若干个长度相等的页。把内存空间按页的大小划分为片或者页面，然后把页式虚拟地址与内存地址建立一一对应的页表，并用相应的硬件地址转换机构来解决离散地址变换问题。页式管理采用请求调页和预调页技术来实现内外存存储器的统一管理。

优点：没有外碎片，每个内碎片不超过页的大小。

缺点：程序全部装入内存，要求有相应的硬件支持，如地址变换机构缺页中断的产生和选择淘汰页面等都要求有相应的硬件支持。增加了机器成本和系统开销。

段式管理的基本思想是把程序按内容或过程函数关系分成段，每段有自己的名字。一个用户作业或者进程所包含的段对应一个二维线性虚拟空间，也就是一个二维虚拟存储器。段式管理程序以段为单位分配内存，然后通过地址映射机构把段式虚拟地址转换为实际内存物理地址。

优点：可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采取不同的保护，可以按段为单位来进行共享，包括通过动态链接进行代码共享。

缺点：会产生碎片。

 

提高并发性

1、提高CPU并发计算能力

（1）多进程&多线程

（2）减少进程切换，使用线程，考虑进程绑定CPU

（3）减少使用不必要的锁，考虑无锁编程

（4）考虑进程优先级

（5）关注系统负载

2、改进I/O模型

(1)DMA技术

(2)异步I/O

(3)改进多路I/O就绪通知策略，epoll

(4)Sendfile

(5)内存映射

(6)直接I/O

 

银行家算法

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死锁

• 死锁的条件
  必须同时存在以下的四个条件才能发生死锁。

  1. 互斥条件
     即某个资源在一段时间内只能由一个进程占有，不能同时被两个或两个以上的进程占有。这种独占资源如CD-ROM驱动器，打印机等等，必须在占有该资源的进程主动释放它之后，其它进程才能占有该资源。这是由资源本身的属性所决定的。
  2. 不可抢占条件。
     进程所获得的资源在未使用完毕之前，资源申请者不能强行地从资源占有者手中夺取资源，而只能由该资源的占有者进程自行释放。
  3. 占有且申请条件。
     进程至少已经占有一个资源，但又申请新的资源；由于该资源已被另外进程占有，此时该进程阻塞；但是，它在等待新资源之时，仍继续占用已占有的资源。
  4. 循环等待条件
     存在一个进程等待序列{P1，P2，...，Pn}，其中P1等待P2所占有的某一资源，P2等待P3所占有的某一源，......，而Pn等待P1所占有的的某一资源，形成一个进程循环等待环。

• 死锁的预防
  死锁的预防是保证系统不进入死锁状态的一种策略。

1. 破坏互斥条件
   有些资源不能被共享。--没用
   2. 破坏不可抢占条件。
   可抢占式，即要求申请失败的进程释放自己占有的资源给别人用，降低系统性能。
   3. 破坏占有且申请条件。
   直接申请自己所需要的所有资源。--1.不可预知自己需要什么资源 2.资源利用率低，长期占有自己可能不用的资源。
   4. 破坏循环等待条件
   资源分类、编号，按序申请。 --·1.编号可能是困难的，维护相应的序列是困难的

• 死锁的避免
  死锁的避免指的是不限制进程有关申请资源的命令，而是对进程所发出的每一个申请资源命令加以动态地检查，并根据检查结果决定是否进行资源分配。
  银行家算法。当一个进程申请使用资源的时候，银行家算法通过先 试探 分配给该进程资源，然后通过安全性算法判断分配后的系统是否处于安全状态，若不安全则试探分配作废，让该进程继续等待

标签：操作系统,占有,死锁,线程,进程,等待,资源
来源： https://www.cnblogs.com/jieyi/p/12457881.html