提纲：

🔥进程&线程&协程

• 用户态与内核态

• 进程

• 线程

• 协程

一、进程&线程&协程

1. 用户态与内核态

• Linux 的虚拟地址空间为 0 ~ 4G，其中高地址开始 1G 为内核地址，低地址开始 3G 为用户进程的内存地址，用户进程间的内存是隔离的，内核的内存是进程共享的，每个进程都可以通过系统调用进入内核态

• 内核空间中存放的是内核代码与数据，进程空间存放的是进程的代码与数据，不论是哪一个，都是处于虚拟内存空间当中的

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• 上下文切换

  • 1、系统调用：例如进程发出一个 open() 指令打开文件，write() 指令写文件，都会让进程从用户空间进入内核空间，但不会发生进程上下文切换，这种切换也称为特权模式切换，只会发生 cpu 寄存器指令位在用户与内核间的切换

  • 2、进程上下文切换：进程是由操作系统内核负责管理，因此进程间的切换必须在内核状态中发生，进程的上下文切换不仅包括了用户态的虚拟内存的切换，还包括内核态的堆栈以及 cpu 寄存器、TLB 等的切换

    • 常见的进程切换场景

      • 1、cpu 调度算法基于时间片轮转，时间片耗尽后触发一次进程的上下文切换

      • 2、硬件中断，例如网络 I/O，cpu 上正在运行的进程就会被挂起，执行内核中的服务

      • 3、进程运行时的资源无法满足，例如内存

2.进程

• 进程是应用程序基于某个数据集进行的一次运行，是系统资源分配的最小的单位，包括代码、堆、I/O 文件等

• 通信方式

  • 1、管道 pipe：用于有亲缘关系的进程间的字节流通信

    • 半双工，一种特殊的可以读写的文件，位于内存中，通过 pipe() 系统调用来创建

  • 2、命名管道 named pipe：在pipe基础上，可以用于任意两个进程间的数据通信

    • 通过 mkfifo() 系统调用来创建，在磁盘中有对应的节点，但是没有实际存储的数据块，也就是拥有一个文件名，可以通过这个文件名与任何进程进行读写

  • 3、信号 signal：用于通知和接收事件的发生

    • 传输数据量小，例如 I/O 事件的消息

  • 4、消息队列：克服了信号数据承载量小、管道只能传输无格式字节流数据且缓存受限的缺点，以FIFO的方式进行数据的存入与取出，且可以实现消息的随机查询，也可以按照消息的类型读取。

    • 消息队列存在内核中，只有当系统重启或显示删除消息队列时才会清除，可能会读到上一次通信没有读完的部分