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面试必会系列 - 4.1 程序员必须掌握的：计算机组成、操作系统知识点汇总

發布時間：2024/2/28 53 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 面试必会系列 - 4.1 程序员必须掌握的：计算机组成、操作系统知识点汇总 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

本文已收錄至 Github（MD-Notes），若博客中圖片模糊或打不開，可以來我的 Github 倉庫，包含了完整圖文：https://github.com/HanquanHq/MD-Notes，涵蓋了互聯網大廠面試必問的知識點，講解透徹，長期更新中，歡迎一起學習探討 ~

更多內容，可以訪問：

面試必會系列專欄：https://blog.csdn.net/sinat_42483341/category_10300357.html
操作系統系列專欄：https://blog.csdn.net/sinat_42483341/category_10519484.html

目錄

  • 計組、操作系統
        • CPU電路原理
        • CPU的基本組成
        • 超線程
        • 計算機的組成
        • 存儲器的層次結構
        • 多核CPU
        • 緩存行對齊偽共享問題
          • 緩存行大小
          • Intel CPU 緩存一致性協議
          • 其他 CPU 緩存一致性協議
        • 非同一訪問內存 NUMA
        • 操作系統啟動過程
      • 匯編語言（機器語言）的執行過程
      • 名詞
      • 常識
          • 吞吐量：單位時間可以讀取的數據
      • 總線的分類
      • 進程、線程
        • 進程
            • 1、僵尸進程
            • 2、孤兒進程
        • 線程
          • 思考：java線程是用戶級線程還是內核級線程？
        • 協程（纖程）
          • 纖程
          • 纖程的優勢
      • 原語
      • 中斷、系統調用
      • 用戶態、內核態
      • mmap
      • 內存管理
          • LRU算法（解決內存不夠用的問題）
        • 虛擬內存
        • 缺頁中斷
      • Linux 內核同步機制
        • 關于同步理論的一些基本概念
        • Linux 內核同步常用方法
      • Linux VFS 虛擬文件系統
        • 硬鏈接、軟鏈接
        • 文件描述符 fd
      • PageCache 頁緩存
          • 為什么 Java 程序員不要使用直接 IO，而要使用 Buffered 形式的IO？
  • Linux
      • Linux 目錄樹
      • Linux 文件類型
      • Linux 常用命令
        • 進程相關
        • 網絡相關

計組、操作系統

匯編和操作系統代碼，又是不同層面的東西。匯編是針對CPU編程。系統內核方法，是針對操作系統編程。

CPU電路原理

CPU的基本組成

PC -> Program Counter 程序計數器 （記錄當前指令地址）
Registers -> 暫時存儲CPU計算需要用到的數據
ALU -> Arithmetic & Logic Unit 運算單元
CU -> Control Unit 控制單元
MMU -> Memory Management Unit 內存管理單元

超線程

一個ALU對應多個Registers

切換線程的時候不需要進行上下文切換，只需要切換到對應的Registers即可

計算機的組成

存儲器的層次結構

添加緩存，是為了解決 CPU 到不同部件的速度差別過大的問題

多核CPU

不同的核心有各自獨立的 L1，L2，但共享 L3 級緩存。為什么是3級？這是工業上的經驗值。

按塊讀取：根據程序局部性原理，提高效率，充分發揮總線CPU針腳一次性讀取更多數據的能力

讀取數據是通過 DMA 硬件進行的，直接內存訪問，用來做數據的搬運。通過協處理器，而不需要走CPU。偏向硬件，驅動開發的人員會接觸。

緩存行對齊偽共享問題

緩存行大小

緩存行越大，局部性空間效率越高，但讀取時間慢；緩存行越小，局部性空間效率越低，但讀取時間快。取一個折中值，目前 Intel CPU 緩存行64字節

Intel CPU 緩存一致性協議

怎么保證數據的一致性？Intel MESI 緩存一致性協議，數據四種狀態：

  • M: 被修改（Modified)

    該緩存行只被緩存在該CPU的緩存中，并且是被修改過的（dirty),即與主存中的數據不一致，該緩存行中的內存需要在未來的某個時間點（允許其它CPU讀取請主存中相應內存之前）寫回（write back）主存。當被寫回主存之后，該緩存行的狀態會變成獨享（exclusive)狀態。

  • E: 獨享的（Exclusive)

    該緩存行只被緩存在該CPU的緩存中，它是未被修改過的（clean)，與主存中數據一致。該狀態可以在任何時刻當有其它CPU讀取該內存時變成共享狀態（shared)。同樣地，當CPU修改該緩存行中內容時，該狀態可以變成Modified狀態。

  • S: 共享的（Shared)

    該狀態意味著該緩存行可能被多個CPU緩存，并且各個緩存中的數據與主存數據一致（clean)，當有一個CPU修改該緩存行中，其它CPU中該緩存行可以被作廢（變成無效狀態（Invalid））。

  • I: 無效的（Invalid）

    該緩存是無效的（可能有其它CPU修改了該緩存行）。

其工作原理是，當CPU1在獲取計算機內存i時，這是CPU2也可以獲取這個變量i。當CPU1對它取回的變量進行操作后。CPU1的i會被標記為被修改的（Modified），他需要將i寫入主內存將i標記為獨享狀態（Exclusive），這時CPU1會立即將i這個變量寫入計算機內存。這時計算機內存中的i會被標記為共享的(Shared)同時CPU2中的i會被標記為無效的(Invalid)，然后CPU2就只能重新從計算機內存中獲取新的i變量。然后在進行CPU2中i的操作。

其他 CPU 緩存一致性協議

其他廠商的 CPU 也有緩存一致性協議，例如 MSI，MESI，MOSI，Synapse，Firefly，Dragon 等等。

盡管有緩存一致性協議，有些無法被緩存的數據，或者跨越多個緩存行的數據，依然必須使用總線鎖。

一種情況，假設有兩個線程想要修改的數據，位于同一個緩存行 cache line，你改的時候要通知我，我改的時候要通知你，于是因為緩存行的存在，相比沒有緩存行而言，反而效率會比較低。

于是誕生了一種編程模式：緩存行對齊，對于某些高競爭級別訪問的數據，為了保證不發生偽共享，可以采用緩存行對齊的編程方式，即，使用多個 long 類型的變量，將數據前后緩存行撐起來。例如：單機最快的內存消息隊列 disruptor，核心是一個 ring buffer，它的 cursor 前后分別放了 7個 long 類型數字。

JDK7中，很多采用long padding提高效率

JDK8，加入了@Contended注解（實驗）需要加上：JVM -XX:-RestrictContended

非同一訪問內存 NUMA

UMA：同一內存訪問。多個CPU通過一條總線，訪問同一個內存。
現在很多服務器的架構是使用NUMA的，因為UMA不以拓展：隨著CPU的數量增多，許多時間被浪費在CPU爭搶內存資源上。

NUMA：非同一訪問內存。每個CPU有自己專屬的內存，CPU對于自己插槽上的內存訪問是有優先級的。

ZGC 垃圾回收器可以做到 NUMA aware，如果探測到計算機實現了NUMA的話，分配內存會優先分配該線程所在CPU的最近內存。

操作系統啟動過程

通電 -> bios uefi 工作 -> 自檢 -> 到硬盤固定位置加載 bootloader -> 讀取可配置信息 -> CMOS

bootloader 在硬盤上的位置是固定的，放在硬盤的第一個扇區上

CMOS 用來存儲可以配置的信息，需要通電才能存儲信息，例如開機密碼。主板上有塊電池給它通電。

操作系統的第一條指令在硬盤中也是固定的

匯編語言（機器語言）的執行過程

匯編語言的本質：機器語言的助記符 其實它就是機器語言

計算機通電 -> CPU讀取內存中程序（電信號輸入）->時鐘發生器不斷震蕩通斷電 ->推動CPU內部一步一步執行（執行多少步取決于指令需要的時鐘周期）->計算完成->寫回（電信號）->寫給顯卡輸出（sout，或者圖形）

名詞

異地持久化

常識

秒 > 毫秒 > 微妙 > 納秒

磁盤尋址：毫秒級別（磁頭移動等）

內存尋址：納秒級別（磁盤、內存差距10W倍）

吞吐量：單位時間可以讀取的數據

磁盤IO：百兆級別（SATA3 幾百MB，PCI-E GB級別）

總線的分類

數據總線、地址總線、控制總線

進程、線程

進程是操作系統分配資源的基本單位，線程是操作系統執行調度的基本單位。

進程

  • 進程 是處于執行期的程序以及相關資源的總稱，分配了獨立的內存空間
  • 所有的進程都是 PID 為 1 的 init 進程的后代
  • 內核把進程的列表放在任務隊列 task list 中，鏈表中的每一項都是 進程描述符
    • 進程描述符包含：它打開的文件、進程的地址空間、掛起的信號、進程的狀態等
  • 進程狀態
    • 運行：進程是可執行的
    • 可中斷：正在睡眠，等待某些條件的達成，可以因為收到信號而提前被喚醒
    • 不可中斷：即使收到信號，也不會被喚醒
    • 被其他進程跟蹤：例如通過 ptrace 對調試程序進行跟蹤
    • 停止：進程沒有投入運行，也不能投入運行
  • 進程的創建
    • Linux 中，父進程通過 fork() 創建子進程，fork() 內部調用的是 clone()
    • Linux 的 fork() 使用 寫時拷貝 頁實現
  • 進程的調度
    • Linux 使用 CFS（Completely Fair Scheduler 完全公平調度）
      • 確保給每個進程公平的 處理器使用比，按 優先級 分配 時間片的比例，記錄每個進程的執行時間，如果有一個進程執行時間不到他應該分配的比例（比如給了你50%，你只用了10%），就優先執行這個進程作為補償。例如，一個是用戶鼠標移動優先級高，另一個是 IO 密集型優先級低
      • 用 紅黑樹 維護 可運行進程隊列，每次運行紅黑樹中 最左邊葉子結點 代表的進程
      • 分為實時進程（始終優先于普通進程）、普通進程（根據 nice 值分配時間片）
1、僵尸進程

在大多數情況下，少量僵尸進程的存在，對操作系統沒有太大影響，它基本不再占用任何資源了，它在內存中唯一占用的資源就是PCB了。僵尸進程的產生原因，有可能父進程是一個daemon進程，C程序開發人員在父進程沒有釋放子進程，這時會出現僵尸進程。可以使用內核中的wait函數，釋放僵尸進程。

2、孤兒進程

孤兒進程產生的原因：子進程還活著，父進程掛了。孤兒進程和孤兒線程沒有太大區別，因為在Linux中，進程和線程沒有太大區別。孤兒進程的影響：影響不大。

線程

  • 線程是在進程中活動的對象
  • 內核調度的對象是 線程，而不是 進程
  • Linux 把所有的線程都當做進程來實現，線程僅僅被視為一個與其他進程共享某些資源的進程，只不過和其他線程共享同一個主進程中的內存空間 ——《Linux內核設計與實現》
  • 線程共享進程的內存空間，沒有自己獨立的內存空間
思考：java線程是用戶級線程還是內核級線程？

  • java 線程不是純用戶級線程：java中有個 fork join 框架，利用多處理技術進行 maprudce 的工作，證明了內核是可以感知到用戶線程的存在，因此才會將多個線程調度到多個處理器中。

    java應用程序中的某個線程阻塞，是不會引起整個進程的阻塞。

  • java 線程不是純內核級線程：如果使用純粹的內核級線程，那么有關線程的所有管理工作都是內核完成的，用戶程序中沒有管理線程的代碼。顯然，java線程庫提供了大量的線程管理機制，因此java線程絕不是純粹的內核級線程。

    馬士兵：“ JVM 線程和內核中的線程是 1:1 的關系”

  • 綜上，java線程是混合型的線程模型，一般而言，是通過lwp將用戶級線程映射到內核線程中。

    • 補充：《現代操作系統》P79：“Java 支持用戶級線程”

    協程（纖程）

    JVM（HotSpot）和操作系統的線程是一一對應的：JVM空間的一個線程，對應操作系統中的一個線程，這是重量級線程。

    操作系統可以開啟的線程是有限的（1萬個已經很卡了），而纖程是用戶空間的，不需要與內核打交道，輕量級，切換速度快，可以啟動幾萬個，甚至幾十萬個都沒有問題。

    纖程

    纖程可以被理解為：線程里的線程，在JVM層級用軟件進行內部的線程協調。
    纖程是被 JVM 管理，運行在用戶態，操作和調度不經過操作系統內核。
    關于纖程的實現：纖程可以分配自己獨立的纖程棧，相當于自己實現了一個小小的操作系統級別的調度程序。

    Java 通過 Quaser 類庫可以支持纖程，但目前還不是很成熟，據說如果大規模應用在生產級別的話，還是有一些小bug存在的。

    纖程的優勢

    1、占有資源很少。操作系統啟動一個線程，占用 1M 的內存空間，而啟動一個纖程只需要 4K 空間
    2、由于輕量級，切換簡單
    3、由于輕量級，可以啟動幾十萬個纖程都沒有問題。

    原語

    • 是一種特殊的程序，運行在 內核態
    • 處于操作系統最底層，是最接近硬件的部分
    • 這種程序的運行具有原子性，只能一氣呵成，不可被中斷
    • 運行時間較短、調用頻繁
    • 原語采用“關中斷指令”和“開中斷指令”實現

    中斷、系統調用

    系統調用表及源碼鏈接 https://filippo.io/linux-syscall-table/

    系統調用 是用戶空間訪問內核的唯一手段，除 異常 和 陷入 外，它是內核的唯一合法入口。

    Linux 的系統調用，作為 C 庫的一部分提供，用戶空間進程 用 系統調用號 來指明執行哪個系統調用。

    進行系統調用的步驟：

  • 用戶空間應用程序把 系統調用號 放入 eax 寄存器中，外部參數 放在另外的 5 或 6 個寄存器中
  • 應用程序通過 int $0x80 觸發 軟中斷（異常），系統切換到內核態，執行 128 號異常處理程序，即 system_call() 系統調用處理程序
  • system_call() 運行，從 eax 寄存器中得到 系統調用號，檢查其有效性，然后 執行相應的系統調用
  • 內核在執行系統調用的時候，處于 進程上下文。在進程上下文中，內核 可以休眠，并且 可以被搶占
  • 系統調用返回 的時候，system_call() 負責 切換回用戶空間，并讓用戶進程繼續執行 int $0x80 的下一條指令
    • # Simple program that exits and returns a status code back to the Linux kernel ./section .data # 以.為開頭的名稱不會被翻譯為機器指令，而是作為一種匯編提示告知匯編器 ，這個形式直接被稱為 “匯編指令” 或 ”偽操作“ ./section .text # .text 段位保存代碼， 是只讀和可執行的。后面的指令都是屬于 .text 段。 .globl _start # 告訴編譯器，_start 這個符號就像c程序中的main函數一樣，是整個程序的入口 _start : # 是一個符號，符號在匯編中表示一個地址，可以再指令中 ，匯編程序經過匯編器的處理后， 所有的符號都被替換成為它所代表的地址值。（通俗說，c語言中的函數變量名都屬于符號） # movl 是一條數據傳送指令，要求CPU內部產生一個long數字1并保存到eax寄存器中。 # 1表示在CPU內部產生 ，稱為立即數，立即數在前面要加個$ ,寄存器就加個% movl $1 ,%eax # eax 寄存器用來指定系統調用號 movl $4 ,%ebx # _ebx 的值是傳給 _exit 的參數，表示退出狀態。_exit 的系統調用號為1。 int $0x80 # int 指令中的立即數 0x80 是一個參數，可以用于執行系統調用

    用戶態、內核態

    Intel CPU 分為三級：ring 0，1，2，3三個級別

    Linux 只使用了 0，3 兩個級別。

    Linux 內核是運行在 ring 0 級別的，能訪問所有指令；應用程序只能訪問 Ring 3 級。

    用戶空間的應用程序運行在 ring 3 級別，某些指令是不能被訪問的，想要讀硬盤、寫硬盤、寫網卡等，對于系統的關鍵訪問，需要通過操作系統內核，因此需要轉換為內核態。正是因為這樣的分層，使得現在的Linux，Windows非常健壯，不會輕易被程序搞崩。

    Linux 內核提供了 200 多個系統調用，例如 sendfile read write pthread fork等對外暴露的函數。

    內核空間：只有內核能訪問的空間。用戶是不可能將這塊內存干掉的。
    用戶空間：用戶可以直接操作的空間。

    mmap

    mmap將 用戶的線性地址空間 直接映射到了 內核的 pagecache 地址，如果是臟的需要寫的話，依然受pagecache 的影響，才能最終刷寫到磁盤中去。

    內存管理

    DOS時代 - 同一時間只能有一個進程在運行（也有一些特殊算法可以支持多進程）

    windows9x - 多個進程裝入內存存在的問題：

    • 內存不夠用
    • 互相打擾

    為了解決這兩個問題，誕生了現在的內存管理系統：使用虛擬地址、分頁裝入、軟硬件結合尋址。

    將內存分頁（因為內存不夠用），內存中分成固定大小的頁框4K，把硬盤上的程序也分成4K大小的塊。另外維護一個頁框page frame，用到哪一塊，就將哪一塊加載進內存中。

    例如，執行QQ.exe時，把它的頁表記錄下來，執行時，用到頁表中的哪一頁，就將這頁加載進內存中。
    在加載的過程中，如果內存已經滿了，會把最不常用的一塊放到swap分區， 把最新的一塊加載進來，這個就是著名的LRU算法。這就是交換分區的由來。

    LRU算法（解決內存不夠用的問題）

    LeetCode 146 題，頭條要求15分鐘內手撕，阿里去年也要求手撕。

    只允許使用 HashMap 實現 LRU 算法，哈希表（保證查找操作O(1)） + 雙向鏈表 （保證排序操作和新增操作 O(1)））

    • LRU (Least recently used) 最近最少使用，如果數據最近時間被訪問過，那么將來被訪問的幾率也更高。
    • LFU (Least frequently used) 最不經常使用，如果一個數據在最近一段時間內使用次數很少，那么在將來一段時間內被使用的可能性也很小。

    虛擬內存

    以DOS Win31 …這類系統為例，A進程、B進程是可以互相操作內存的。為了保證互不影響，讓進程工作在虛擬空間。在程序中用到的空間地址不再是直接的物理地址，而是虛擬的地址，這樣，A進程永遠不可能訪問到B進程的空間。

    **虛擬空間多大呢？**虛擬空間的大小就是尋址空間，要看操作系統是多少位的。例如，64位系統的虛擬空間是2^64，32為系統的虛擬空間是2^32。虛擬空間比物理空間大很多 ，單位是 byte

    **為什么使用虛擬內存？**站在虛擬的角度，進程是獨享整個系統 + CPU

    **地址是怎么映射的？**內存映射：偏移量 + 段的基地址 = 線性地址 （虛擬空間）
    線性地址，是通過 OS + MMU（Memory Management Unit內存管理單元）來映射到真正的物理地址。只有操作系統內核知道虛擬內存中地址對應的真正的物理地址，應用程序是不知道的，這樣保證了系統的安全。

    缺頁中斷

    進程P1,P2,P3,P4都認為自己是獨占整個內核的，實際上是共享操作系統內核。
    MMU給每一個進程分配他們的內存資源。
    如果內存裝滿了，使用LRU算法將最不常使用的頁放入硬盤的交換空間中。

    在執行一條指令時，如果發現需要用到頁在內存中沒有，那么停止該指令的執行，并產生一個缺頁異常（中斷），由內核處理并加載，之后，原先引起的異常的指令就可以繼續執行，而不再產生異常。

    Linux 內核同步機制

    關于同步理論的一些基本概念

    • 臨界區（critical area）: 訪問或操作共享數據的代碼段
      簡單理解：synchronized大括號中部分（原子性）
    • 競爭條件（race conditions）兩個線程同時擁有臨界區的執行權
    • 數據不一致：data unconsistency 由競爭條件引起的數據破壞
    • 同步（synchronization）避免race conditions
    • 鎖：鎖是完成同步的手段（門鎖，門后是臨界區，只允許一個線程存在）
      上鎖解鎖必須具備原子性（如果連上鎖的過程都會被打斷的話，就沒有什么意義了）
    • 原子性（象原子一樣不可分割的操作）
    • 有序性（禁止指令重排）
    • 可見性（一個線程內的修改，另一個線程可見）

    互斥鎖 排他鎖 共享鎖 分段鎖

    Linux 內核同步常用方法

    了解一下Linux內核實現的一些同步方法，了解一些關于線程控制的理論知識，可以去印證Java層面的同步知識。
    用的話要用C語言去調用。

  • 原子操作 – Linux內核中提供了類似于 Java 中的 AtomicXXX 的原子操作，位于Linux內核源碼的頭文件``，是從原語層面的支持，不需要實現CAS
  • 自旋鎖 – 內核中通過匯編支持的CAS自旋鎖，位于``。
  • 讀-寫自旋 – 類似于ReadWriteLock，可以同時讀，但只能一個寫
    相當于：讀的時候是共享鎖，寫的時候是排他鎖
  • 信號量 – 類似于Java中的Semaphore(PV操作，down up操作，就是占有鎖和釋放鎖）
    是一個重量級鎖，線程會進入wait，適合長時間持有的鎖情況
  • 讀-寫信號量 – downread upread downwrite upwrite
    （多個寫，可以分段寫，比較少用）(分段鎖）
  • 互斥體(mutex) – 特殊的信號量（二值信號量）
  • 完成變量 – 特殊的信號量（A發出信號給B，B等待在完成變量上）
    vfork() 在子進程結束時通過完成變量叫醒父進程 類似于(Latch)
    在網絡編程中有完成端口(Completion Port)
  • BKL：大內核鎖 Big kernel lock（早期，現在已經不用）
  • 順序鎖（內核版本2.6之后新增加的）： – 線程可以掛起的讀寫自旋鎖
    序列計數器（從0開始，寫時增加(+1)，寫完釋放(+1)，讀線程不對計數器做任何操作）
    寫的時候，不妨礙讀線程：
    如果讀線程發現是偶數，說明在讀的時候沒有任何人改變過。
    如果讀線程發現是奇數，說明你讀到的可能是中間狀態，你可以選擇繼續自旋，等待值變為偶數。
    讀前讀后序列一樣，說明沒有寫線程打斷。
  • 禁止搶占 – preempt_disable()：我這個線程在執行過程中，不允許任何線程打斷我。
  • 內存屏障 – 見 volatile

    • Linux VFS 虛擬文件系統

    Virtual Filesystem Switch，虛擬文件系統，是一個目錄樹。樹上不同的節點可映射到物理的文件地址，可掛載。

    相當于一個解耦層，在具體的文件系統之上抽象的一層，為能夠給各種文件系統提供一個通用的接口，使上層的應用程序能夠使用通用的接口訪問不同文件系統、不同的驅動。

    硬鏈接、軟鏈接

    • 硬鏈接
      • 兩個變量名指向了同一個物理位置，硬鏈接的文件擁有相同的 inode，操作系統是靠inode來區分文件的。2個inode相同的文件，代表它們是一個文件。
      • 如果刪掉了其中一個文件，另外一方還能找到這個文件。相當于只是刪除了一個引用。除非你把硬鏈接和源文件都刪除， 這個文件才被刪除。
    • 軟鏈接
      • 軟鏈接是兩個獨立的文件，相當于創建了一個“快捷方式”
      • 文件的共享用戶只有該文件的 路徑名，只有文件擁有者才擁有 指向其索引節點的指針
      • 當符號鏈接被刪除時，并不會影響源文件。但是當源文件被刪除時，符號鏈接就找不到源文件了，會標紅報錯。
      • 軟鏈接有著 自己的 inode 號 以及用戶數據塊。
      • 軟鏈接可跨文件系統，硬鏈接不行
    • 共性
      • 無論是硬鏈接還是軟連接，如果修改任意一方，另外一個文件也會看到這個變化。

    文件描述符 fd

    任何程序都有：0 標準輸入，1 標準輸出， 2 報錯輸出

    • lsof 列出系統中打開的文件

      lsof -op $$看見當前進程的文件描述符的細節，包括偏移量、指針等等

    • /proc/$$/fd是當前程序的所有的文件描述符

    PageCache 頁緩存

    PageCache 通常 4K，本來是用來優化IO的性能（優先走內存），但它的缺點是刷寫硬盤不及時，在突然關機或異常斷電時，有丟失數據的可能

    為什么 Java 程序員不要使用直接 IO，而要使用 Buffered 形式的IO？

    一次寫一個緩沖區大小，減少調用 write 的次數，只不過是每一次寫入的數據量比較大。減少了用戶態到內核態的來回切換帶來的性能損耗。

    • ByteBuffer
      • allocate將字節數組分配到了堆上，是 JVM 堆內 的線性地址空間
      • allocateDirect將字節數組分配到 JVM 的堆外 內存中，是 C 語言可以直接訪問的。

    操作系統沒有絕對的數據可靠性。為什么要設計 pagecache，是為了減少硬件的IO的調用，想要優先使用內存，這樣能夠提速。如果追求性能，就要在一致性、可靠性之間做出權衡。

    從大方面來看，在現在的分布式系統當中，如果你追求數據存儲的可靠性（保持緩存和磁盤的強一致，對于每一次對數據的微小改變，都要去刷寫磁盤），仍然避免不了單點故障的問題。單點故障會讓你為了保持強一致而耗費的能損耗一毛錢收益都沒有。

    這就是為什么我們使用主從復制、主備HA
    這就是為什么 Kafka，ES 都有副本的概念，而副本是從 socket 得到的。副本又分為同步的異步的區別，這些都是后話了，我們以后再講…

    Linux

    Linux 目錄樹

    常見目錄說明：

    • /bin： 存放二進制可執行文件(ls、cat、mkdir等)，常用命令一般都在這里；
    • /etc： 存放系統管理和配置文件；
    • /home： 存放所有用戶文件的根目錄，是用戶主目錄的基點，比如用戶user的主目錄就是/home/user，可以用~user表示；
    • /usr ： 用于存放系統應用程序；
    • /opt： 額外安裝的可選應用程序包所放置的位置。一般情況下，我們可以把tomcat等都安裝到這里；
    • /proc： 虛擬文件系統目錄，是系統內存的映射。可直接訪問這個目錄來獲取系統信息；
    • /root： 超級用戶（系統管理員）的主目錄（特權階級o）；
    • /sbin: 存放二進制可執行文件，只有root才能訪問。這里存放的是系統管理員使用的系統級別的管理命令和程序。如ifconfig等；
    • /dev： 用于存放設備文件；
    • /mnt： 系統管理員安裝臨時文件系統的安裝點，系統提供這個目錄是讓用戶臨時掛載其他的文件系統；
    • /boot： 存放用于系統引導時使用的各種文件；
    • /lib ： 存放著和系統運行相關的庫文件 ；
    • /tmp： 用于存放各種臨時文件，是公用的臨時文件存儲點；
    • /var： 用于存放運行時需要改變數據的文件，也是某些大文件的溢出區，比方說各種服務的日志文件（系統啟動日志等。）等；
    • /lost+found： 這個目錄平時是空的，系統非正常關機而留下“無家可歸”的文件（windows下叫什么.chk）就在這里。

    Linux 文件類型

    Linux支持很多文件類型，其中非常重要的文件類型有: 普通文件，目錄文件，鏈接文件，設備文件，管道文件，Socket套接字文件等。

    Linux 常用命令

    進程相關

    ps -ef / ps -aux： 查看當前系統正在運行進程，展示格式不同。如果想查看特定的進程，使用：ps aux | grep redis （查看包括redis字符串的進程），也可使用 pgrep redis

    kill -9 進程pid： 殺死進程（-9 表示強制終止）

    網絡相關

    網絡通信命令：

    • 查看當前系統的網卡信息：ifconfig / ip -a
    • 查看當前系統的端口使用：netstat -an

    總結

    以上是生活随笔為你收集整理的面试必会系列 - 4.1 程序员必须掌握的：计算机组成、操作系统知识点汇总的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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