计算机网络——网络层（2）

IPv6

• 从根源上解决了IPv4地址耗尽的问题。
• 特点：
  • IPv4的32位增大到了128位，共16字节
  • IPv6不允许分片，只有在包的源结点才能分片，是端到端的
  • 扩展阅读：闲谈IPv6-尴尬的IPv4。大意是解析IPv4的痛点，精华部分理解：
    • 原本的arp协议其实是没有使用IP协议进行封包，导致每一种链路层都需要一个arp协议。使用IPv6后，arp的功能由ICMPv6来替代，是使用IP承载的；
    • IPv6自动完成：电脑接入网络后，网口按照规则生成一个链路本地地址，使用此地址和本链路的其他节点通信；
    • IPv6不再需要NAT；
    • 原来IPv4的分类地址使美国占据大量A类地址，IPv6使得地区分布更加均匀；

操作系统——内存管理（2）

虚拟内存技术

• 背景：不采用虚拟内存技术的内存管理策略的缺点：
  • 一次性。必须将作业一次性装入内存中，可能会不能全部装入从而作业无法运行；或者大量作业要求运行时，内存不能容纳导致仅少量作业在运行；
  • 驻留性。作业进入内存后会驻留在内存中，任何部分都不会被调出，直到作业结束。
• 局部性原理。原理不解释。采用此原理的技术有快表、页高速缓存、虚拟内存技术以及“goto语句有害”说法等。
  • 时间局部性：刚执行的指令，不久之后很有可能再次执行。
  • 空间局部性：一旦访问了某个存储单元，不久之后附近的存储单元很有可能被访问。

操作系统——内存管理（1）

内存管理的功能及相关概念

• 内存管理：OS对内存的划分和动态分配。
• 功能：
  • 1.地址转换：程序的逻辑地址与内存中的物理地址不一致，需要相关转换；
  • 2.内存空间的扩充：使用虚拟存储的技术或者自动覆盖技术，从逻辑上扩充内存；
  • 3.内存保护：各道作业在各自的存储空间内运行，互不干扰。
  • 4.（重点）内存空间的分配和回收：让程序员摆脱存储分配的麻烦，提高编程效率；
    • 连续分配管理方式
    • 非连续分配管理方式

1. 程序装入内存和链接

创建进程的第一步就是讲程序和数据装入内存，需要经过：编译、链接、装入三个阶段：

操作系统——进程管理（3）

进程同步

• （大概理解）虽然多进程是并发执行的，但仍然要满足一定的时空规则，即同步规则。
• 同步：直接制约关系。指为完成某种任务建立的多个进程之间，必须有一个次序、先后的制约关系。
• 临界资源：一次仅允许一个进程使用的资源。对临界资源的访问必须是互斥地进行，而访问临界资源的代码称为临界区
• 互斥：间接制约关系。[理解]因为临界资源的限制，所以制约后来者无法立即获得资源，即为互斥。同时要满足四个准则：
  • 空闲让进
  • 忙则等待
  • 有限等待，保证有限时间内进入临界区
  • 让权等待，当无法进入临界区，进程应立即释放CPU

互斥实现办法

通常有软件实现和硬件实现两种

计算机网络——网络层（1）

网络层的功能

1. 异构网络互联：[理解]将多个不同的计算机网络连起来
2. 路由与转发：
3. 拥塞控制

异构网络互联

• 定义：两个以上的计算机网络，通过一定的方法，用一种或多种通信处理设备（即中间设备）相互联结起来，以构成更大的网络系统。通常指用路由器进行网络互联和路由选择。

• 中间设备：按层次划分：

  • 物理层：中继器、集线器；
  • 数据链路层：网桥、交换机；
  • 网络层：路由器；
  • 网络层以上：网关。
  • 注：物理层和数据链路层的中间设备，连起来的网络还是同一个网络，未达到互联的目的。

• 效果：用因为网络层都采用了标准化协议（即IP协议），虽然互联起来的各种物理网络的异构性本来是客观存在的，但是通过IP协议就可以使这些性能各异的网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络，这种使用IP协议的虚拟互联网络可简称为IP网络。

• 好处是：当互联网上的主机进行通信时，就好像在一个网络上通信一样，而看不见互联的具体的网络异构细节（如具体的编址方案、路由选择协议等）

操作系统——进程管理（2）

线程

• 概念：“轻量级进程”，是一个基本的CPU执行单元，也是程序执行流的最小单元，由线程ID、程序计数器、寄存器集合和堆栈组成。
• 线程也有就绪、阻塞和运行三种基本状态。

线程与进程的比较

推荐阅读：多线程

• 调度。线程是独立调度的基本单位。
• 拥有资源。线程不拥有系统资源（或少量必不可少的资源，如自己的内核栈）。
• 并发性。多个线程之间可以并发执行。
• 系统开销。线程切换时，只需保存少量寄存器内容，开销很小。同一进程中的多个线程共享进程的地址空间，因此线程之间的同步和通信非常容易实现。
• 地址空间和其他资源。同一进程的多个线程共享进程资源（地址空间、页表等），进程的线程对其他进程透明。
• 通信方面。线程间可以直接读写进程数据段（如全局变量）来进行通信，不一定需要系统调用函数。

计算机网络——数据链路层（3）

• 局域网使用的协议主要在数据链路层（少量在物理层），即数据的控制信息主要是数据链路层协议的控制信息。广域网协议主要在网络层。

局域网

定义

在一个较小的地理范围内，将各种计算机、外部设备和数据库系统等通过双绞线、同轴电缆等连接介质互相连接起来，组成资源和信息共享的的计算机互联网络。

在Linux服务器上设置uwsgi和redis自启动

参考博客

• linux自启动、定时启动脚本
• rc.local配置uwsgi启动
• Redis 如何在系统启动时设置为开机自启

人为启动

• uwsgi：进入uwsgi.ini路径（本系统中为/usr/local/python-uwsgi/）uwsgi uwsgi.ini可以启动uwsgi；
• redis：进入redis路径（本系统中为/usr/local/redis/bin）./redis-server可以启动redis；

计算机网络——数据链路层（2）

介质访问控制（Medium Access Control，MAC）

[定义]介质访问控制子层，是属于数据链路层的一个子层。任务是协调活动结点的传输，用来让使用介质的每一个结点能够隔离同一信道中其他结点的信号。常见的控制方法有：信道划分介质访问控制、随机访问介质访问控制和轮询访问介质访问控制：

信道划分介质访问控制

将每一个设备与统一信道其他设备的通信，彼此隔离开。把时域和频域资源（信号的两个属性，简单理解就是时间和频段）合理地分配给网络上的设备。

多路复用。

• 概念：当传输介质的带宽超过单一信号需要的带宽时，可以通过利用一条介质携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率。
• 实质：通过分时、分频、分码等方法把原来的一条广播信道，逻辑上分为几条用于两个结点之间通信的互不干扰的子信道，实际上就是把广播信道转变为点对
  点信道。
• 分类：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多路复用（CDM）

计算机网络——数据链路层（1）

专有名词解析

链路管理

数据链路层连接的建立、维持和释放的过程。

帧定界

将分组信息封装成帧，帧的首部和尾部含有很多控制信息，具有确认帧的界限的作用，所以叫帧定界。

帧同步

接收方从二进制比特流中能够区分出帧的开始和结束。

透明传输

无论什么样的比特组合都能够在链路上传输。即，即使数据中恰好出现与帧定界符相同的比特组合的情况，都能够很好地解决。

流量控制

对发送方的发送速率进行限制，使之适应接收方的接收能力。常见的方式有停止-等待协议和滑动窗口协议等：