计算机基础复习8.29
进程，线程，协程的区别
进程是操作系统中进行资源分配和调度的基本单位，他拥有自己的独立内存空间和系统资源。每个进程都有独立的堆和栈，不与其他进程共享。进程间通信需要通过特定的机制，如管道，消息队列，信号量等。由于进程拥有独立的内存空间，因此其稳定性和安全性相对较高，但同时上下文切换的开销较大，因为需要保存和恢复整个进程的状态
线程是进程内的一个执行单元，也是CPU调度和分派的基本单位。与进程不同，线程共享进程的内存空间，包括堆和全局变量。线程之间通信更加高效，因为他们可以直接读写共享内存。线程的上下文切换开销较小，因为只需要保存和恢复线程的上下文，而不是整个进程的状态。然而，由于多个线程共享内存空间，因此只需要保存和线程安全的问题，需要通过同步和互斥机制来解决。
协程是一种用户态的轻量级线程，其调度完全由用户程序控制，而不需要内核的参与。协程拥有自己的寄存器上下文和栈，但与其他协程共享堆内存。协程的切换开销非常小，因为只需要保存和恢复协程的上下文，而无需进行内核级的上下文切换。这使得协程在处理大量并发任务时具有非常高的效率。
进程的状态
进程有着运行-暂停-运行的活动规律，一般来说，一个进程并不是自始至终连续不停地运行的，他与并发执行中的其他进程的执行是相互制约的。
在一个进程的活动期间至少具备三种基本状态，即运行状态，就绪状态，阻塞状态。
创建状态：一个新进程被创建时的第一个状态
就绪状态：当进程被创建完成并初始化后，一切就绪准备运行时，变为就绪状态。
运行状态：处于就绪状态的进程被操作系统的进程调度器选中后，就分配给CPU正式运行该进程
阻塞状态：当进程请求某个事件且必须等待时，例如请求I/O事件
挂起状态：在虚拟内存管理的操作系统中，通常会把阻塞状态的进程的物理内存空间换出到硬盘，等需要再次运行时，再从硬盘换入到物理内存，描述进程没有占用实际的物理内存空间的情况，这个状态就是挂起状态。
挂起状态分为两种：
阻塞挂起状态：进程在外存并等待某个事件的出现
就绪挂起状态：进程在外存，但只需要进入内存，即刻立刻运行
僵尸进程
父进程创建子进程为客户服务，当子进程退出时，实际上内核里还会保留该进程的一些信息，也是会占用内存的，如果不做好回收工作，就会变成僵尸进程。随着僵尸进程越多，会慢慢耗尽我们的系统资源
当子进程终止时，其在父进程处继承的资源应当还给父进程。当父进程被终止时，该父进程的子进程就会变味孤儿进程，会被一号进程收养，并由1号进程对他们完成状态收集工作
自旋锁
自旋锁是通过CPU提供的CAS函数，在用户态完成加锁和解锁操作，不会主动产生线程上下文切换，所以相比互斥锁来说，会快一些，开销也小一些。CAS函数是将查看锁状态是否空闲，将锁设置为当前线程持有两个步骤形成一条原子指令。使用自旋锁的时候，当发生多线程竞争锁的情况，加锁失败的线程会忙等待，直到他拿到锁。这里的忙等待可以用while循环等待实现，不过最好是使用CPU提供的PAUSE指令来实现忙等待，因为可以减少循环等待时的耗电量。
数组和链表区别
访问效率：数组可以通过索引直接访问任何位置的元素，访问效率高，时间复杂度为O(1)，而链表需要从头节点开始遍历到目标位置，访问效率较低，时间复杂度为O(n)
插入和删除操作效率：数组插入和删除操作可能需要移动其他元素，时间复杂度为O(n)，而链表只需要修改指针指向，时间复杂度为O(1)
缓存命中率：由于数组元素在内存中连续存储，可以提高CPU缓存的命中率，而链表节点不连续存储，可能导致CPU缓存的命中率较低，频繁的缓存失效会影响性能
TCP头部格式
源端口号(16位) 目标端口号(16位) 序列号(32位) 确认应答号(32位) 首部长度(4位) 保留6位 窗口大小(16位) 校验和(16位) 紧急指针(16位)
拥塞控制
慢启动：TCP在刚建立连接完成后，首先是有个慢启动的过程，这个慢启动的意思就是一点一点的提高发送数据包的数量。当发送方每次收到一个ACK，拥塞窗口cwnd的大小就会加1
拥塞避免：当拥塞窗口超过慢启动门限就会进入拥塞避免。他的规则是每个收到一个ACK时，cwnd增加1/cwnd,由指数增长变成线性增长
拥塞发生时会有重传机制，超时重传是ssthresh设为cwnd/2,cwnd重置为1。快速重传是当接受方发现丢了一个中间包的时候，发送三次前一个包的ack,于是发送端就会迅速地重传，不必等待超时再重传
快速恢复算法如下：
拥塞窗口cwnd=ssthresh+3
重传丢失的数据包
如果再收到重复的ACK,那么cwnd增加1
如果收到新数据的ACK后，把cwnd设置为第一步中的ssthresh的值，原因是该ACK确认了新的数据，说明从duplicated ACK时的数据已经收到，该恢复过程已经结束，恢复到原来的状态
缺页中断
操作系统以page为单位管理内存，当进程发现需要访问的数据不在内存时，操作系统可能将数据以页的方式加载到内存中。上述过程称为缺页中断，当操作系统发生缺页中断时，就会通过系统调用将page再次读到内存中
UDP和TCP有区别吗
UDP不提供复杂的控制机制，利用IP提供面向无连接的通信服务
UDP协议真的非常简单，头部只有8个字节
TCP是面向连接的传输层协议，传输数据前先要建立连接。UDP是不需要连接，即刻传输数据
TCP是一对一的两点服务，即一条数据只有两个端点
UDP支持一对一，一对多，多对多的交互通信
TCP是可靠交付数据的，数据可以无差错，无丢失，不重复，按序到达。
UDP是尽最大努力交付，不保证可靠交付数据。
TCP有拥塞控制和流量控制机制，保证数据传输的安全性
UDP则没有，即使网络非常堵塞，也不会影响UDP发送效率
TCP首部长度较长，会有一定的开销
UDP首部只有8个字节，并且是固定不变的，开销较小
TCP是流式传输，没有边界，但保证顺序和可靠
UDP是一个包一个包的发送，是有边界的，但可能会丢包和乱序
TCP的数据大小如果大于MSS大小，则会在传输层进行分片，目标主机收到后，也同样在传输层组装TCP数据包，如果中途丢失了一个分片，只需要传输丢失的这个分片
UDP的数据大小如果大于MTU大小，则会在IP层进行分片，目标主机收到后，在IP层组装完数据，接着再传给传输层
线程同步的方式
锁：加锁，解锁操作
任何进入临界区的线程，必须先执行加锁操作。若加锁操作顺利通过，则线程可进入临界区，在完成对临界资源的访问再执行解锁操作，以释放该临界资源
信号量：P,V操作
信号量表示资源的数量，对应的变量是一个整形的变量，采用P操作，变量减一，如果变量<0，则进程和线程进入阻塞等待，否则继续，表明P操作可能会阻塞。采用V操作，变量加1，唤醒一个等待中的线程。
关系型数据库和非关系型数据库区别
关系型采用二维表结构非常贴近正常开发逻辑
支持使用SQL结构化查询语句
数据全部由表结构组成，文件格式一致
非关系型数据库存储数据的格式可以是key-value形式，文档形式，使用灵活
速度快，效率高，nosql可以使用硬盘或者随机存储器作为载体，而关系型数据库只能使用硬盘
参考资料
小林coding