应届秋招生，熬夜吃透华为架构师这份‘典藏级’计算机网络 + 计算机操作系统，成功上岸腾讯

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发布于: 2020 年 11 月 22 日

前言

计算机网络、计算机操作系统这两个“兄弟”是所有开发岗位都需要“结拜”的，不管你是 Java、C++还是测试。对于后端开发的童鞋来说，计算机网络的重要性不亚于语言基础，毕竟平时开发经常会和网络打交道，比如：抓个包等等。所以对这一块知识点的准备还是要抱着敬畏之心，不要放过任何一个漏网之题。下面来看看华为工程师分享的计算机网络与操作系统吧：

操作系统概述

注：本章内容较长，请大家耐心看到最后。绝对有收获，文末后这两份《计算机操作系统》与《计算机网络协议》PDF 的获取方式，如果这篇文章对大家有帮助的话，也别忘记了，一键三连哦，你的支持就是我最大的创作鼓励。

操作系统

现代计算机系统由一个或多个处理器、主存、打印机、键盘、鼠标、显示器、网络接口以及各种输入/输出设备构成。

计算机硬件简介

操作系统与运行操作系统的内核硬件关系密切。操作系统扩展了计算机指令集并管理计算机的资源。因此，操作系统因此必须足够了解硬件的运行，这里我们先简要介绍一下现代计算机中的计算机硬件。

进程和线程

进程.

操作系统中最核心的概念就是进程，进程是对正在运行中的程序的一个抽象。操作系统的其他所有内容都是围绕着进程展开的。进程是操作系统提供的最古老也是最重要的概念之一。即使可以使用的 CPU 只有一个，它们也支持(伪) 并发操作。它们会将一个单独的 CPU 抽象为多个虚拟机的 CPU。可以说:没有进程的抽象，现代操作系统将不复存在。

进程模型

在进程模型中，所有计算机上运行的软件，通常也包括操作系统，被组织为若干顺序进程简称为进程。一个进程就是一个正在执行的程序的实例，进程也包括程序计数器、寄存器和变量的当前值。从概念上来说，每个进程都有各自的虚拟 CPU,但是实际情况是 CPU 会在各个进程之间进行来回切换。

线程

在传统的操作系统中，每个进程都有一个地址空间和一个控制线程。事实上，这是大部分进程的定义。不过，在许多情况下，经常存在同一地址空间中运行多个控制线程的情形，这些线程就像是分离得进程。下面我们就着重探讨一下什么是线程

多线程解决方案

调度

当一个计算机是多道程序设计系统时，会频繁的有很多进程或者线程来同时竞争 CPU 时间片。当两个或两个以上的进程/线程处于就绪状态时，就会发生这种情况。如果只有一个 CPU 可用，那么必须选择接下来哪个进程/线程可以运行。操作系统中有一个叫做调度程序的角色存在，它就是做这件事儿的，该程序使用的算法叫做调度算法

尽管有一些不同，但许多适用于进程调度的处理方法同样也适用于线程调度。当内核管理线程的时候,调度通常会以线程级别发生，很少或者根本不会考虑线程属于哪个进程。下面我们会首先专注于进程和线程的调度问题，然后会明确的介绍线程调度以及它产生的问题。

调度算法的目标

为了设计调度算法，有必要考虑一下什么是好的调度算法。有一些目标取决于环境(批处理、交互式或者实时)但大部分是适用于所有情况的，下面是一些需要考量的因素，我们会在下面一起讨论。

内存

一种存储器抽象:地址空间

把物理内存暴露给进程会有几个主要的缺点:第-个问题是，如果用户程序可以寻址内存的每个字节,它们就可以很容易的破坏操作系统,从而使系统停止运行(除非使用 IBM 360 那种 lock-and-key 模式或者特殊的硬件进行保护)。即使在只有一个用户进程运行的情况下，这个问题也存在。第二点是，这种模型想要运行多个程序是很困难的(如果只有一个 CPU 那就是顺序执行)。在个人计算机上，一般会打开很多应用程序，比如输入法、电子邮件、浏览器，这些进程在不同时刻会有一个进程正在运行，其他应用程序可以通过鼠标来唤醒。在系统中没有物理内存的情况下很难实现。

页表

软件 TLB 管理

直到现在，我们假设每台电脑都有可以被硬件识别的页表，外加一个 TLB。在这个设计中，TLB 管理和处理 TLB 错误完全由硬件来完成。仅仅当页面不在内存中时，才会发生操作系统的陷入。

在以前，我们上面的假设通常是正确的。但是，许多现代的 RISC 机器，包括 SPARC、MIPS 和 HPPA,几乎所有的页面管理都是在软件中完成的。

文件系统

文件命名

文件是一种抽象机制，它提供了-种方式用来存储信息以及在后面进行读取。可能任何- -种机制最重要的特性就是管理对象的命名方式。在创建一个文件后，它会给文件一个命名。当进程终止时，文件会继续存在，并且其他进程可以使用名称访问该文件。

文件命名规则对于不同的操作系统来说是不一样的，但是所有现代操作系统都允许使用 1 - 8 个字母的字符串作为合法文件名。

某些文件区分大小写字母，而大多数则不区分。UNIX 属于第一类;历史悠久的 MS-DOS 属于第二类(顺便说一句，尽管 MS-DOS 历史悠久，但 MS-DOS 仍在嵌入式系统中非常广泛地使用，因此它绝不是过时的) ;因此，UNIX 系统会有三种不同的命名文件: maria 、Maria 、MARIA 。在 MS-DOS，所有这些命名都属于相同的文件。

文件类型

很多操作系统支持多种文件类型。例如，UNIX (同样包括 OS X)和 Windows 都具有常规的文件和目录。除此之外，UNIX 还具有字符特殊文件和块特殊文件。常规文件是包含有用户信息的文件。用户一般使用的文件大都是常规文件，常规文件一般包括可执行文件、文本文件、图像文件，从常规文件读取数据或将数据写入时，内核会根据文件系统的规则执行操作，是写入可能被延迟，记录日志或者接受其他操作。

字符特殊文件和输入/输出有关，用于串行 I/O 类设备，如终端、打印机、网络等。块特殊文件用于磁盘类设备。我们主要讨论的是常规文件。