你真的知道协程是怎么来的吗?

超超为了让女朋友婷婷过上幸福美满的生活,决定去大厂历练一番,下面是他在面试过程中关于操作系统的几个问题

单进程系统

超超:面试官,您好~

面试官:你好呀,我们来简单聊会,你们平时是在Linus还是Windows上进行开发?

超超:我们用的是基于unix的macOS(:哈哈

面试官:Linux也是基于unix开发的,那我们来聊一下操作系统的发展历程吧,你知道单道批处理系统吗?

考点:单道批处理系统

超超:这个知道的,单道批处理系统内存中始终只保持一道作业,cpu只能将内存中作业执行完毕,才能执行下一道作业,进程之间串行执行,A、B、C三个进程按顺序执行

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单道批处理系统不用考虑并发问题,程序设计较为简单,但是每次只能执行一个进程功能过于单一,且当进程存在大量IO操作时,会造成CPU资源的浪费。

分时系统

面试官:那你知道分时系统的机制吗?

考点:多进程程序

超超:知道的,分时系统引申出了时间片的概念,进程按照调度算法分时间片在CPU上执行,A、B、C三个进程按照时间片并发执行

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这样做有俩个优点,一是对于单个核可以并发执行多个进程,应用场景更加丰富,二是当某个进程是IO密集型进程时,也能保证CPU的利用率。但是随着时代的发展,CPU通过进程来进行调度的缺点也越发的明显。大量的进程切换,创建和销毁,将浪费大量的CPU资源。如果一个程序比较复杂,那么大量的进程之间通讯也会给系统带来负担。

面试官:那后来进行了怎样的改进了?

考点:多线程

超超:后来引入了线程的概念,在进程的基础上再细分出线程,线程比进程更轻量,线程之间的通信也更为便捷,任务的最小载体变成了线程。

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这样一来当一个进程中有线程阻塞时,不妨碍其他线程的执行。并且内核级线程只有很小的数据结构和堆栈,切换速度快。

面试官:你刚刚提到了内核级线程,那你知道内核级线程和用户级线程的区别吗?

考点:线程知识点广度

超超:嘿嘿,这个我也研究过的

用户线程:刚有线程概念时,线程只能在用户态中执行,因此线程的调度由用户态进程中的调度器执行,对于内核来说调度的仍是进程,因此如果一个进程中的某一个线程发生阻塞,那么整个进程中的线程都无法执行。

内核线程:后来线程的技术逐步成熟,则在内核中添加了内核级线程,此时CPU调度的最小单位就变为线程。

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协程

面试官:嗯,不错!那线程这么好,为什么我们还要引入协程呢?

考点:协程

超超:随着时代的发展,为每个任务都创建一个线程是不现实的,因为会消耗大量的内存(进程虚拟内存会占用4GB[32位操作系统], 而线程也要大约4MB)。同时多线程也会给内核的调度管理带来巨大的压力。基于线程所占空间较大和内核调度压力大这俩个缺点,可以将线程做的更加轻量级,因此将协程抽象成线程,并在用户空间做协程的管理,减小内核的压力。

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协程占用的内存更小(几kb),而线程通常需要4M。并在用户层再封装一次调度,减轻内核负担。

面试官:以后觉得协程大了,不知道还会不会再细分哈,那我们再聊一下Goroutine调度器吧。

超超:可以啊(:还好这个知识点在「Golang面试宝典看过」

未完待续~

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