演进

如果要让服务器服务多个客户端，那么最直接的方式就是为每一条连接创建线程。

其实创建进程也是可以的，原理是一样的，进程和线程的区别在于线程比较轻量级些，线程的创建和线程间切换的成本要小些，为了描述简述，后面都以线程为例。处理完业务逻辑后，随着连接关闭后线程也同样要销毁了，但是这样不停地创建和销毁线程，不仅会带来性能开销，也会造成浪费资源，而且如果要连接几万条连接，创建几万个线程去应对也是不现实的。

要这么解决这个问题呢？可以使用「资源复用」的方式。也就是不用再为每个连接创建线程，而是创建一个「线程池」，将连接分配给线程，然后一个线程可以处理多个连接的业务。

概述

同步与异步

• 同步： 同步就是发起一个调用后，被调用者未处理完请求之前，调用不返回。此时需要调用者询问处理结果
• 异步： 异步就是发起一个调用后，立刻得到被调用者的回应表示已接收到请求，但是被调用者并没有返回结果，此时调用者来询问处理结果，被调用者通常依靠事件，回调等机制来通知调用者其返回结果。

同步和异步最大的区别在于异步的话调用者不需要等待处理结果，被调用者会通过回调等机制来通知调用者其返回结果。

阻塞和非阻塞

这两个概念是程序级别的。

• 阻塞： 阻塞就是发起一个请求，调用者一直等待请求结果返回，也就是当前线程会被挂起，无法从事其他任务，只有当条件就绪才能继续。
• 非阻塞： 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

Page Cache

Page Cache 是什么？

为了理解 Page Cache，我们不妨先看一下 Linux 的文件 I/O 系统，如下图所示：

上图中，红色部分为 Page Cache。可见 Page Cache 的本质是由 Linux 内核管理的内存区域。我们通过 mmap 以及 buffered I/O 将文件读取到内存空间实际上都是读取到 Page Cache 中。

CPU Cache 的数据写入

CPU Cache 通常分为三级缓存：L1 Cache、L2 Cache、L3 Cache，级别越低的离 CPU 核心越近，访问速度也快，但是存储容量相对就会越小。其中，在多核心的 CPU 里，每个核心都有各自的 L1/L2 Cache，而 L3 Cache 是所有核心共享使用的。

概述

当 CPU 访问的页面不在物理内存时，便会产生一个缺页中断，请求操作系统将所缺页调入到物理内存。但内存已无空闲空间时，这时候，就需要页面置换算法选择一个物理页，如果该物理页有被修改过（脏页），则把它换出到磁盘，然后把该被置换出去的页表项的状态改成「无效的」，最后把正在访问的页面装入到这个物理页中。

这里先引出页表项中的字段

进程、线程

为什么用线程

最重要的原因是可以线程之间可以共享进程的地址空间

比如一个软件，有三个不同的功能模块，需要并发执行，如果使用多进程的方式，那么就会存在一些问题：

1. 进程之间的数据如何共享
2. 维护进程的系统开销较大，如创建进程时，分配资源、建立 PCB；终止进程时，回收资源、撤销 PCB；进程切换时，保存当前进程的状态信息；

因此就有了线程，线程之间可以并发运行且共享相同的地址空间。

线程的优点：

1. 一个进程中可以同时存在多个线程；
2. 各个线程之间可以并发执行；
3. 同一个进程的各个线程之间可以共享地址空间和文件等资源；

DMA 技术

在没有 DMA 技术前，I/O 的过程是这样的：

1. CPU 发出对应的指令给磁盘控制器，然后返回；
2. 磁盘控制器收到指令后，于是就开始准备数据，会把数据放入到磁盘控制器的内部缓冲区中，然后产生一个中断；
3. CPU 收到中断信号后，停下手头的工作，接着把磁盘控制器的缓冲区的数据一次一个字节地读进自己的寄存器，然后再把寄存器里的数据写入到内存，而在数据传输的期间 CPU 是无法执行其他任务的。
   

操作系统基础

什么是操作系统？

通过以下四点可以概括操作系统到底是什么：

1. 操作系统（Operating System，简称 OS）是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机的基石。
2. 操作系统本质上是一个运行在计算机上的软件程序 ，主要用于管理计算机硬件和软件资源。 举例：运行在你电脑上的所有应用程序都通过操作系统来调用系统内存以及磁盘等等硬件。
3. 操作系统存在屏蔽了硬件层的复杂性。 操作系统就像是硬件使用的负责人，统筹着各种相关事项。
4. 操作系统的内核（Kernel）是操作系统的核心部分，它负责系统的内存管理，硬件设备的管理，文件系统的管理以及应用程序的管理。 内核是连接应用程序和硬件的桥梁，决定着系统的性能和稳定性。