6. 任务的执行需要依赖各个PC资源，我们可以称为计算机执行的上下文环境。要实现“同时执行”，就需要不断轮换，为了后来继续从当前状态执行下去，计算机需要保存切换前的程序上下文。所以有了进程：用进程去描述程序当前上下文的状态信息----内存位置、变量值、任务ID……所以，进程是资源分配的单位。一般来说宏观上可以看做是一个软件的运行，例如一个word文档的打开。
7. 多个任务之间切换因为要保存上下文、调入上下文，一旦多了的时候，还是有一定的时间消耗的。为了进一步提高资源利用率，人们在进程中，引入了线程，线程只是CPU轮流调度的单位，其他上下文信息用所在进程中的。这样上下文切换的耗时就降了下来。同样的，宏观上来可以看做是一个软件中的多个处理功能，例如上述打开word中拼写检查功能、字体加粗……
3、进程通信的几种方式
进程通信（IPC：Inter-Process Communication）的目的：数据传输、共享数据、通知事件、资源共享、进程控制。
几种方式：
1. 管道：速度慢，容量有限，只有父子进程之间能够进行通信，用匿名管道进行通信的进程都有一个共同的祖先进程启动，无法在不相关的进程间通信。命名管道（也被称为FIFO文件，就是一种特殊类型的文件）克服了管道没有名字的限制，除了具有管道的功能外，还允许无亲缘关系进程间的通信。Linux进程间通信——使用命名管道（https://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10202699）
2. 消息队列：由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。https://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10287879
3. 信号：用于通知接收进程某个事件已经发生。不能传递复杂信息，主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
4. 共享内存：就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而设计的，往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，实现进程间的同步和通信（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）。https://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10253345
5. Socket：套接字也是一种进程通信机制，可用于不同机器间的进程通信。
4、线程同步的方式
线程同步和互斥的定义：
线程同步是指线程之间所具有的一种制约关系，一个线程的执行依赖另一个线程的消息，当它没有得到另一个线程的消息时应等待，直到消息到达时才被唤醒。
线程互斥是指对于共享的进程系统资源，在各单个线程访问时的排他性。当有若干个线程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多只允许一个线程去使用，其他要使用该资源的线程必须等待，直到占用资源者释放该资源。线程互斥可以看成一种特殊的线程同步。
用户线程和内核线程
线程间的同步方法大体可分为两类：
用户模式和内核模式。内核模式就是指利用系统内核对象的单一性来进行同步，使用时需要切换内核态与用户态。而用户模式就是不需要切换到内核态，只在用户态完成操作。
用户模式下的方法有：原子操作（例如一个单一的全局变量），临界区（是一段独占对某些共享资源访问的代码，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同时访问临界区，那么在有一个线程进入后其他所有试图访问此临界区的线程将被挂起，并一直持续到进入临界区的线程离开。临界区在被释放后，其他线程可以继续抢占，并以此达到用原子方式操作共享资源的目的）。
内核模式下的方法有：事件、信号量、互斥量。
内核模式的方式：
1. 互斥锁或互斥量使用流程
在生产者-消费者模式中，我们可以把缓冲区设置为一个互斥量，一次要么生产者要么消费者霸占它。
- 初始化锁。在使用前，要对它进行初始化。
- 加锁。对共享资源的访问，要对互斥量进行加锁，如果互斥量已经上了锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。
- 解锁。在完成了对共享资源的访问后，要对互斥量进行解锁。
- 销毁锁。锁是在使用完成后，需要进行销毁以释放资源。
2. 读写锁
读写锁也叫做共享-独占锁，当读写锁以读模式锁住时，它是以共享模式锁住的；当它以写模式锁住时，它是以独占模式锁住的。在生产者-消费者模式中，如果有多个消费者，这个时候就可以把生产者设置为一个写锁，为每个消费者设置一个读锁。
加锁：当读写锁是写加锁状态时，在这个锁被解锁之前，所有试图对这个锁加锁的线程都会被阻塞。当读写锁在读加锁状态时，所有试图以读模式对它进行加锁的线程都可以得到访问权，但是如果线程希望以写模式对此锁进行加锁，它必须阻塞直到所有的线程释放读锁。
线程同步-生产者消费者问题
5、内存池、线程池、进程池
内存池：平常我们使用new、malloc在堆区申请一块内存，但由于每次申请的内存大小不一样就会产生很多碎片，造成不好管理和浪费的情况。内存池是在真正使用内存之前，先申请一定数量的、大小相等（一般情况下）的内存块留作备用。当有新的内存需求时，就从内存池中分出一部分内存块，若内存块不够再继续申请新的内存。这样做的一个优点是尽量避免了内存碎片，使得内存分配效率得以提升。
线程池、进程池：这两个问题有一定的相似度，在面向对象程序编程中，对象的创建与析构都是一个较为复杂的过程，较费时间，所以为了提高程序的运行效率尽可能减少创建和销毁对象的次数，特别是一些很耗资源的对象创建和销毁。所以我们可以创建一个进程池（线程池）,预先放一些进程（线程）进去,要用的时候就直接调用,用完之后再把进程归还给进程池,省下创建删除进程的时间,不过当然就需要额外的开销了。利用线程池与进程池可以使管理进程与线程的工作交给系统管理，不需要程序员对里面的线程、进程进行管理。
线程池主要用于：1、需要大量的线程来完成任务，且完成任务的时间比较短。 WEB服务器完成网页请求这样的任务，使用线程池技术是非常合适的。因为单个任务小，而任务数量巨大，你可以想象一个热门网站的点击次数。但对于长时间的任务，比如一个Telnet连接请求，线程池的优点就不明显了。因为Telnet会话时间比线程的创建时间大多了。
2、对性能要求苛刻的应用，比如要求服务器迅速响应客户请求。
3、接受突发性的大量请求，但不至于使服务器因此产生大量线程的应用。突发性大量客户请求，在没有线程池情况下，将产生大量线程，虽然理论上大部分操作系统线程数目最大值不是问题，短时间内产生大量线程可能使内存到达极限，并出现"OutOfMemory"的错误。
6、死锁的概念，导致死锁的原因
可以把死锁定义为一组相互竞争系统资源或进行通信的进程间的“永久”阻塞。当一组进程中的每个进程都在等待某个事件（典型的情况是等待所请求的资源释放），而只有在这组进程中的其他被阻塞的进程才可以触发该事件，这时就称这组进程发生死锁。因为没有事件能够被触发，所以死锁是永久性的。
导致死锁的原因：1. 互斥，一次只有一个线程能够使用一个资源。其他线程不能访问已分配给其他线程的资源。
2. 占有且等待，当一个线程等待其他线程时，继续占有已经分配的资源。
3. 不可抢占，不能抢占线程已占有的资源。
4. 循环等待，存在一个封闭的线程链，使得每个进程至少占有此链中下一个进程所需要的一个资源。
7、预防死锁的方式
死锁的预防是保证系统不进入死锁状态的一种策略。它的基本思想是要求进程申请资源时遵循某种协议，从而打破产生死锁的四个必要条件中的一个或几个，保证系统不会进入死锁状态。
（1）破坏互斥条件。即允许进程同时访问某些资源。但是，有的资源是不允许被同时访问的，像打印机等等，这是由资源本身的属性所决定的。所以，这种办法并无实用价值。
（2）破坏不可剥夺条件。即允许进程强行从占有者那里夺取某些资源。就是说，当一个进程已占有了某些资源，它又申请新的资源，但不能立即被满足时，它必须释放所占有的全部资源，以后再重新申请。它所释放的资源可以分配给其它进程。这就相当于该进程占有的资源被隐蔽地强占了。这种预防死锁的方法实现起来困难，会降低系统性能。
（3）破坏请求与保持条件。可以实行资源预先分配策略。即进程在运行前一次性地向系统申请它所需要的全部资源。如果某个进程所需的全部资源得不到满足，则不分配任何资源，此进程暂不运行。只有当系统能够满足当前进程的全部资源需求时，才一次性地将所申请的资源全部分配给该进程。由于运行的进程已占有了它所需的全部资源，所以不会发生占有资源又申请资源的现象，因此不会发生死锁。但是，这种策略也有如下缺点：
1. 在许多情况下，一个进程在执行之前不可能知道它所需要的全部资源。这是由于进程在执行时是动态的，不可预测的；
2. 资源利用率低。无论所分资源何时用到，一个进程只有在占有所需的全部资源后才能执行。即使有些资源最后才被该进程用到一次，但该进程在生存期间却一直占有它们，造成长期占着不用的状况。这显然是一种极大的资源浪费；
3. 降低了进程的并发性。因为资源有限，又加上存在浪费，能分配到所需全部资源的进程个数就必然少了。
（4）破坏循环等待条件，实行资源有序分配策略。采用这种策略，即把资源事先分类编号，按号分配，使进程在申请，占用资源时不会形成环路。所有进程对资源的请求必须严格按资源序号递增的顺序提出。进程占用了小号资源，才能申请大号资源，就不会产生环路，从而预防了死锁。这种策略与前面的策略相比，资源的利用率和系统吞吐量都有很大提高，但是也存在以下缺点：
1. 限制了进程对资源的请求，同时给系统中所有资源合理编号也是件困难事，并增加了系统开销；
2. 为了遵循按编号申请的次序，暂不使用的资源也需要提前申请，从而增加了进程对资源的占用时间。
8、死锁的检测与恢复
一般来说，由于操作系统有并发，共享以及随机性等特点，通过预防和避免的手段达到排除死锁的目的是很困难的。这需要较大的系统开销，而且不能充分利用资源。为此，一种简便的方法是系统为进程分配资源时，不采取任何限制性措施，但是提供了检测和解脱死锁的手段：能发现死锁并从死锁状态中恢复出来。因此，在实际的操作系统中往往采用死锁的检测与恢复方法来排除死锁。常利用资源分配图、进程等待图来协助这种检测。
死锁检测与恢复是指系统设有专门的机构，当死锁发生时，该机构能够检测到死锁发生的位置和原因，并能通过外力破坏死锁发生的必要条件，从而使得并发进程从死锁状态中恢复出来。一旦在死锁检测时发现了死锁，就要消除死锁，使系统从死锁状态中恢复过来。
（1）最简单，最常用的方法就是进行系统的重新启动，不过这种方法代价很大，它意味着在这之前所有的进程已经完成的计算工作都将付之东流，包括参与死锁的那些进程，以及未参与死锁的进程。
（2）撤消进程，剥夺资源。终止参与死锁的进程，收回它们占有的资源，从而解除死锁。这时又分两种情况：一次性撤消参与死锁的全部进程，剥夺全部资源；或者逐步撤消参与死锁的进程，逐步收回死锁进程占有的资源。一般来说，选择逐步撤消的进程时要按照一定的原则进行，目的是撤消那些代价最小的进程，比如按进程的优先级确定进程的代价；考虑进程运行时的代价和与此进程相关的外部作业的代价等因素。
此外，还有进程回退策略，即让参与死锁的进程回退到没有发生死锁前某一点处，并由此点处继续执行，以求再次执行时不再发生死锁。虽然这是个较理想的办法，但是操作起来系统开销极大，要有堆栈这样的机构记录进程的每一步变化，以便今后的回退，有时这是无法做到的。
参考
9、用户态和内核态
内核态与用户态的区别：
进程的堆栈
每个进程都有自己的堆栈，内核在创建一个新的进程时，在创建进程控制块task_struct的同时，也为进程创建自己堆栈。一个进程 有2个堆栈，用户堆栈和系统堆栈；用户堆栈的空间指向用户地址空间，内核堆栈的空间指向内核地址空间。当进程在用户态运行时，CPU堆栈指针寄存器指向的 用户堆栈地址，使用用户堆栈，当进程运行在内核态时，CPU堆栈指针寄存器指向的是内核栈空间地址，使用的是内核栈；
进程用户栈和内核栈之间的切换
当进程由于中断或系统调用从用户态转换到内核态时，进程所使用的栈也要从用户栈切换到内核栈。系统调用实质就是通过指令产生中断，称为软中断。进程因为中断（软中断或硬件产生中断），使得CPU切换到特权工作模式，此时进程陷入内核态，进程进入内核态后，首先把用户态的堆栈地址保存在内核堆栈中，然后设置堆栈指针寄存器的地址为内核栈地址，这样就完成了用户栈向内核栈的切换。
当进程从内核态切换到用户态时，最后把保存在内核栈中的用户栈地址恢复到CPU栈指针寄存器即可，这样就完成了内核栈向用户栈的切换。
这里要理解一下内核堆栈。前面我们讲到，进程从用户态进入内核态时，需要在内核栈中保存用户栈的地址。那么进入内核态时，从哪里获得内核栈的栈指针呢？
要解决这个问题，先要理解从用户态刚切换到内核态以后，进程的内核栈总是空的。这点很好理解，当进程在用户空间运行时，使用的是用户 栈；当进程在内核态运行时，内核栈中保存进程在内核态运行的相关信息，但是当进程完成了内核态的运行，重新回到用户态时，此时内核栈中保存的信息全部恢 复，也就是说，进程在内核态中的代码执行完成回到用户态时，内核栈是空的。
理解了从用户态刚切换到内核态以后，进程的内核栈总是空的，那刚才这个问题就很好理解了，因为内核栈是空的，那当进程从用户态切换到内核态后，把内核栈的栈顶地址设置给CPU的栈指针寄存器就可以了。
11、磁盘的结构
https://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7408047
https://www.zhihu.com/question/20537787
12、B-/+ Tree
https://www.kancloud.cn/kancloud/theory-of-mysql-index/41844
13、LSM
http://www.open-open.com/lib/view/open1424916275249.html
https://blog.csdn.net/wl044090432/article/details/54409278
14、BloomFilter