操作系统之进程管理——进程概览

1. 进程的概念、特征和状态转换

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• [定义]进程：进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。[理解]进程类似一个实例化的程序，是“执行中的程序”，是一个过程。
• 进程实体：由程序段、相关数据段和PCB（进程控制块,由链表实现，进程的唯一标识，进程创建时，OS为其生成一个PCB，进程终止时回收PCB）三部分构成。
• 进程的特征：动态性、并发性、独立性、异步性、结构性：
  • 动态性：进程实体不运行就不叫进程，一个没有被调用的进程实体也不叫进程。具有着创建、活动、暂停、终止等过程。具有一定的生命周期，所以是动态的。
  • 并发性：引入进程就是为了使程序能够与其他进程的程序并发执行，用以提高资源利用率。
  • 独立性：进程实体拥有着独立的资源（程序段和数据段），是能够独立地接受调度并独立运行的基本单位（因为PCB的存在）。
  • 异步性：由于进程的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按照各自独立地、不可预知的速度向前推进。但异步会导致执行结果的不可再现性（类似数据库的一致性），为此，OS必须配置相应的进程同步机制（为解决访问顺序和共享变量的冲突问题，推荐阅读：进程间同步机制）。
  • 结构性：一个进程配置一个PCB进行描述，按进程实体定义的三部分组成。

操作系统概述

1. 操作系统的概念、特征、功能

• 概念：控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机的工作和资源的分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境的程序集合。
• 特征：并发、共享、虚拟、异步。
  • 并发。多个事件在同一个时间间隔内（时间段）发生，通过分时（引入进程）实现。
  • 共享。系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。分为互斥共享和同时访问两种方式。前者指进程独占资源，此时的独占资源也被称为临界资源；举例：物理设备、软件的栈、变量等。后者指宏观上多进程使用同一个资源，但微观上可能仍然是交替使用（分时共享）；举例：磁盘设备的多进程读入。
  • 虚拟。一个物理上的实体变为若干个逻辑上的对应物。比如一个CPU虚拟为多个逻辑上的CPU，让每一个终端用户都感觉到有一个CPU在专门为他服务。举例：虚拟CPU、虚拟内存、虚拟I/O外设等。
  • 异步。因为进程的并发执行，所以可能导致进程产生与时间有关的错误（执行顺序等），但操作系统必须保证，只要运行环境相同，都必须获得相同的结果。
• 功能：处理机管理、存储器管理、设备管理（主要是I/O请求）、文件管理、为用户提供接口（命令接口和程序接口，命令接口又分为联机命令接口和脱机命令接口，比如终端命令等，程序接口则是由系统调用（请求系统服务）组成，比如键鼠的键入或点击的交互等）。

计算机网络第二章——物理层

1. 什么是奈氏准则，什么是香农定理?

• 推荐阅读：奈氏准则和香农公式
• 奈氏准则：
  • 在理想低通（只允许低频通过）的信道中，极限码元传输率为2W Baud。W是理想低通信道的带宽，单位Hz；Baud是单位波特，一个Baud表示一秒一个码元（一秒变化一次电平，变化次数而非周期数）。整体理解就是：每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒2个码元。
  • 比特率bps（bit per second），每秒传输数据的位数。
  • 比特率=log(2)V×波特率
  • 极限数据传输率为2Wlog(2)V。一秒一个码元等价于一秒log(2)V个单位的数据，其中V是指每个码元离散电平的数量。
• 信道容量：
  • 数据在信道中传输中，最高的比特率就叫做这个信道的容量，单位是bps
  • 口语中也会把信道容量叫做“带宽”的，比如“带宽10M的网络”，“网络带宽是10M”等等。所以这两个概念也很容易混淆：我们平常所说的“带宽”不是带宽，而是信道容量。
• 香农定理：
  • 信道的极限数据传输速率=Wlog(2)[1+S/N]，单位b/s。其中，W是信道的带宽，S为信道所传输信号的平均功率，N为信道内部的高斯噪声功率。S/N表示信噪比，即信号的平均功率和噪声的平均功率之比，常用分贝dB来表示，信噪比=10log(10)(S/N)，当S/N为10时，信噪比为10dB，当S/N为1000时，信噪比为30dB。
  • 香农公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，信息的极限传输速率就越高。
  • 香农公式是用来估测，一个信道中能传输的数据的速度的上限
  • 香农定理可以解释现代各种无线制式由于带宽不同，所支持的单载波最大吞吐量的不同。

计算机网络第一章——概述

1. HTTPS采用（）实现安全网站访问？：SSL协议

• 另一种说法是SSL协议+TSL协议
• SSL（Secure Sockets Layer安全套接层），
• Https的作用：
  1. 内容加密。建立信息安全通道来实现；
  2. 身份认证。确认网站的真实性；
  3. 数据完整性。防止内容被第三方冒充或篡改
• Https的劣势：
  1. 需要进行非对称的加解密，且需要三次握手。首次连接比较慢

2. 假设一个主机的IP地址为192.168.5.121，而子网掩码为255.255.255.248,那么该主机的网络号部分（包括子网号部分）为：192.168.5.120

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IP：192.168.5.121
掩码：255.255.255.248
前者地址转化为二进制：11000000.10101000.00000101.01111001
子网掩码转化为二进制：11111111.11111111.11111111.11111000
IP地址的前24位不变，后8位将子网掩码中的后8位复制过去,即以每个"."符号为单位，如果第二个"."和第三个"."中的数字不全为1，则子网掩码的后16位复制到IP的后16位，得到新"IP"地址则为网络号。
按照上面的运算规则，运算后结果为11000000.10101000.00000101.11111000，转化为十进制则为192.168.5.120。

数据库第一套卷

一、选择题

1. 关系代数的四个组合操作是：选择、投影、连接、除法

理解：

• 选择是按照某条件，筛选出部分行，这些行具有所有列的属性；
• 投影是选取部分属性，形成新的表格，并去除重复记录；
• 连接是按照公共属性，将多表的属性列汇总在一张表里；
• 除法是A÷B时，A{X,Y},B{Y,Z},将A的X上各值看作一个整体{a1,a2,a3…}进行分组，如果某组，例如a1对应的A.Y能够包含所有的B.Y组合的情况，那么a1就是结果

2. SQL的DML操作有：排序插入修改等，但索引属于DDL操作

• DML即数据操作语言
• DDL包括模式定义、表定义、视图和索引的定义

3. 关系数据模型的三个组成部分：数据结构、数据操作、完整性约束

• 数据结构。所描述对象类型的集合，是对系统静态特性的描述。通常可分为层次结构、网状结构和关系结构，并以此为模型命名（层次模型、网状模型、关系模型）
• 数据操作。主要有查询和更新两大操作。是对系统动态特性的描述。
• 完整性约束。是用来限定符合数据模型的数据库状态以及状态的变化，以保证数据的正确、有效、相容。

SSO的基本原理与Java代码实现

推荐阅读:单点登录原理与简单实现

基本原理

• Http无状态协议。浏览器使用http协议对服务器发出的每一次请求，服务器都会独立处理，不与之前或之后的请求产生关联，即无状态。所以为了保护服务器的某些资源，必须限制浏览器请求，鉴定请求的合法性。既然http无状态，就让服务器和浏览器共同维护一个状态，即会话机制。

• 会话。浏览器第一次请求服务器，服务器创建一个会话，并将会话的id作为响应的一部分发送给浏览器。浏览器存储该id，并在第二次第三次请求时带上该id，服务器取得请求中的会话id就知道是不是同一个用户了。

• 会话机制。服务器在内存中保存session对象。浏览器在cookie中保存sessionId，在Tomcat中sessionId用的是JSESSIONID，流程如下：

  

• 浏览器第一次输入帐密，服务器拿到帐密去数据库比对，比对正确说明是合法用户，将该会话标记为“已授权”或“已登录”的状态，该会话状态被服务器保存在会话对象中，当用户再次访问时，服务器在会话对象中查看登录状态，判断是否合法，合法后才允许访问。

• 单系统登录解决方案的核心是cookie，cookie携带会话id在浏览器和服务器之间维护会话状态，但cookie受到域的限制（通常对应网站的域名）。浏览器在发送http请求时会自动携带与该域匹配的cookie，而不是所有cookie。。需要注意的是，曾经流行过的顶级域名的方式虽然可行，但面临着应用群域名不统一，技术不同，共享cookie无法跨语言平台登录，cookie本身不安全等诸多问题。

缓冲池

副标题：姜承尧《MySQL技术内幕 InnoDB存储引擎》读书笔记 2

缓冲池的简介

• InnoDB引擎是基于磁盘存储的，并将其中的记录按照页的方式进行管理

• 缓冲池是一块内存区域，在数据库进行读取页的操作，首先将磁盘读到的页放在缓冲池中，称为将页“FIX”在缓冲池。下一次读到相同页时，首先判断该页是否在缓冲池中，若是则直接在缓冲池中读取该页，否则，读取磁盘上的页

• 对于数据库中页的修改操作，首先修改在缓冲池中的页，然后以一定的频率刷新到磁盘上。但并不是每一次修改都会触发刷回数据的操作，而是按照一种称为checkpoint的机制进行

• 缓冲池的大小直接影响数据库的整体性能，32位操作系统下，该值最多可以设置为3G，此外用户可以打开操作系统的PAE选项来获得32位OS下最大64G内存的支持

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  //查看缓冲池的大小，以下134217728B表示128MB mysql> show variables like 'innodb_buffer_pool_size'\G; *************************** 1. row *************************** Variable_name: innodb_buffer_pool_size Value: 134217728 1 row in set (0.00 sec)

数据库内容纵览

副标题：姜承尧《MySQL技术内幕 InnoDB存储引擎》读书笔记 1

• MySQL被设计为 一个单进程多线程架构的数据库，故MySQL数据库实例在系统上的表现就是一个进程

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  [root@VM_0_2_centos bin]# mysql --help | grep my.cnf order of preference, my.cnf, $MYSQL_TCP_PORT, /etc/my.cnf /etc/mysql/my.cnf /usr/etc/my.cnf ~/.my.cnf

  • 可以看出，MySQL数据库实例启动时，是按照/etc/my.cnf -> /etc/mysql/my.cnf ->/usr/etc/my.cnf-> ~/.my.cnf的顺序读取配置文件。
  • 配置文件有一个参数 datadir指定了数据库所在的路径，如datadir=/var/lib/mysql

• 数据库是由一个个文件（二进制）组成的，要对这些文件执行SELECT、INSERT等操作，不能通过操作文件更改数据库的内容，需要通过数据库实例来完成

• MySQL组成部分：

  • 连接池组件
  • 管理服务和工具组件
  • SQL接口组件
  • 查询分析器组件
  • 优化器组件
  • 缓冲组件
  • 插件式存储引擎（important）
  • 物理文件

• InnoDB存储引擎支持事务，通过使用多版本并发控制（MVCC）来获得高并发性，并实现SQL标准的4种隔离级别。同时使用next-key locking的策略（也就是间隙锁）来避免幻读（phantom）现象的产生。此外，提供了插入缓存 、二次写、自适应哈希索引、预读等高性能和高可用的功能（其他引擎略过）

路由器、ADSL、FTTH

副标题：阅读《网络是怎么连接的（户根勤）》读书笔记6

路由器基础知识

• 路由器分为转发模块和端口模块两部分
• 转发模块负责，判断包的转发目的地
• 端口模块负责，进行包的收发操作
• 如果路由器的端口模块安装了支持无线局域网的硬件，就可以支持无线局域网了

路由器基本原理

1. 接收。路由器在转发包时，会通过端口将发过来的包接收进来，采取以太网规范或者无线局域网规范来接收
2. 查找目标地址。转发模块根据收到的包的IP头部中记录的接收方IP地址，在路由表中进行查询，以此判断转发目标
3. 转发模块将包转移到转发目标对应的端口，再按照硬件的规则（委托端口模块）将包发送出去
4. 注：端口模块会根据相应通信技术的规范来执行包收发的操作，意味着端口模块具备了发送方或接收方的身份。以以太网端口为例，端口具有MAC地址、IP地址，此时可以理解为实现了网卡的功能

创建好了的包是如何进入互联网的

副标题：阅读《网络是怎么连接的（户根勤）》读书笔记5

网线中的信号衰减情况

1. 信号从网卡出口到达集线器，会出现衰减、失真、噪声、能量损失等，严重时产生通信错误
2. 局域网的网线使用双绞线，可以抑制噪声，使得网线周围或内部的电磁波在网线中产生的的干扰电流

集线器和交换机

• 集线器将信号发往所有线路
• 以太网的基本架构就是将包发到所有的设备，设备根据接收方的MAC地址来判断应该接收哪些包
• 交换机按照地址表进行转发：当接收到包时，会将对应的端口号和发送方MAC地址写入表中，这样就可以根据地址判断出该设备连接在哪个端口上了

MAC地址表