进程管理
- 进程、线程、协程的区别
- 进程：拥有独立内存空间和系统资源，是资源分配的基本单位（如虚拟内存、文件句柄、信号量等），进程异常（如崩溃）不会影响其他进程，具有稳定性和隔离性。
- 线程：共享内存空间，是任务调度和执行的基本单位。
- 协程：由用户控制的轻量级 "线程"，切换开销极小。
- 进程切换和线程切换的区别
- 进程切换：需切换地址空间、全局变量、文件描述符、内核栈、寄存器等资源；涉及进程五种状态（新建、就绪、运行、阻塞、终止）的切换；进程上下文包含 CPU 上下文（CPU 寄存器、程序计数器）。
- 线程切换：切换线程栈、寄存器、程序计数器；上下文保存在线程的控制块 TCB（含寄存器状态、程序计数器、堆栈指针），切换时先保存到调度器 Scheduler，再恢复并切换到新线程。
- 进程 / 线程间通信方式
- 进程间：管道（匿名管道、命名管道，数据先进先出且缓存在内核中）、信号量、消息队列、socket、共享内存、信号。
- 线程间：互斥锁、条件变量、信号量、自旋锁、读写锁。
- 进程调度方法：（思维导图未展开具体算法，常见的有先来先服务、短作业优先、优先级调度、轮转调度等）
锁
- 预防死锁：破坏死锁的四个必要条件（不可剥夺条件、请求和保持条件、循环等待条件）。
- 避免死锁：银行家算法（通过预先判断资源分配是否会导致系统进入不安全状态，从而避免死锁）。
内存管理
- 操作系统内存管理：涉及虚拟内存与物理内存（虚拟地址通过页表转换为物理地址）、页表 / 段表（用于地址映射）、缺页中断处理（当访问的页不在内存时触发，进行页面置换）、内存管理单元 MMU（硬件单元，负责虚拟地址到物理地址的转换）。
- 程序的内存布局 （自下而上）：
- 代码段：存储二进制可执行代码。
- 数据段：存储已初始化的静态变量和全局变量。
- BSS 段：存储未初始化的静态变量和全局变量。
- 堆：动态分配内存的区域，由程序员手动申请和释放（或由 GC 自动管理）。
- 文件映射：用于动态库、共享内存等场景。
- 栈：存储局部变量、函数调用栈帧等，由系统自动管理。
- 栈顶空间：栈的顶端区域。
- fork () 复制内容：初始时复制主进程的页表（只读），父子进程对内存操作时采用写时复制（写保护中断时复制物理内存，重新设置映射关系）。
- malloc () 内存分配：分配内存小于 128kb 时通过 brk ()（堆顶上移），大于 128kb 时通过 mmap ()（私有匿名映射，在文件映射区分配内存）。
- 操作系统内存不足时的行为 ：
- 后台内存回收（异步）、直接内存回收（同步）、OOMKiller（内存不足时杀死进程释放内存）。
- 两类可回收内存：文件页（内核缓存的磁盘数据 Buffer、文件数据 Cache；干净页直接释放，脏页先写入磁盘再释放）、匿名页。
- 页面置换算法：LRU 算法（维护 active_list 和 inactive_list 两个双向链表，管理页面的活跃状态）。
中断
- 中断分类 ：
- 外部中断：不可屏蔽中断、可屏蔽中断。
- 内部终端：陷阱、故障、终止。
- 中断流程：外部设备发送中断信号→处理器接收中断信号，保存执行现场，根据中断向量表找到程序入口→执行中断处理。
网络 IO
-
IO 模型：阻塞 IO、非阻塞 IO、IO 复用、信号驱动 IO 模型、异步 IO。
-
服务器处理并发的方式：单线程 web 服务器、多进程 / 线程 web 服务器、IO 多路复用、多路复用多线程。
-
IO 多路复用 ：
- select：两次遍历两次拷贝（将已连接的 Socket 集合放到文件描述符集合，拷贝到内核；遍历集合检查事件，再拷贝回用户态处理）。
- poll：两次遍历两次拷贝（与 select 类似，改进了文件描述符存储方式）。
- epoll：
- 流程：把需要监控的 socket 放入内核中的红黑树；事件驱动，当 socket 事件发生，通过回调函数将其加入就绪事件列表。
- 事件触发：边缘触发、水平触发。
-
高性能组件的底层支撑：redis、nginx、netty 等依赖 Reactor 模式（事件驱动的并发模型，高效处理 IO 事件）实现高性能。
-
零拷贝 ：
零拷贝是一种减少数据在用户态和内核态之间拷贝次数的技术，核心是让数据直接在内核空间内流转，避免用户态与内核态之间的多次复制，从而提升 IO 性能。
-
mmap（内存映射）
- 原理：将磁盘文件的一段区域直接映射到进程的虚拟内存中，进程可像操作内存一样操作文件（读 / 写）。数据在用户态和内核态之间无需拷贝，修改内存后由操作系统负责同步到磁盘。
- 适用场景：大文件读写、进程间共享内存（如多进程共享配置文件）
-
sendfile
- 原理：让数据直接在内核的读缓冲区（如磁盘文件的内核缓存）和网络发送缓冲区之间传递，无需经过用户态。例如，Web 服务器发送静态文件时，数据从磁盘文件的内核缓存直接拷贝到网卡的发送缓冲区，避免了用户态的参与。
- 适用场景：大文件的网络传输（如 Web 服务器发送静态资源）。
- 优缺点 ：
- 优点：完全的零拷贝（数据不经过用户态），性能极高；流程简单，适合流式传输大文件。
- 缺点：不支持随机访问，只能顺序传输；无法对数据进行用户态的修改（如加密、压缩）。
- 优缺点 ：
- 优点：减少数据拷贝，提升读写效率；支持随机访问。
- 缺点：文件修改后同步到磁盘由操作系统异步处理，存在一致性风险；内存映射大文件时可能导致虚拟内存不足。
-