进程
linux通过slab预先分配和重复使用task_struct（进程描述符，包含了内核管理一个进程的所有信息），来避免动态分配和释放所带来的资源消耗，因此进程创建迅速）
PID存在task_struct中
1.管理一个进程的信息都存在task_struct里，系统创建了一大堆这种结构体，用链表串起来，新建进程，就取一个，把信息写进去，然后把这个结构体的地址放在内核栈的栈底（放在thread_info，这个结构体在内核栈底)。
2.进程如何运行：
把一个ELF的文件加载到内存，找个函数开始执行，大都在用户空间执行，只有涉及到系统调用(系统调用也是通过中断）或中断，才陷入内核空间
3.啥时候要系统调用或中断:
4.子进程创建流程：
fork创建task_struct,内核栈，从父进程把能继承的都拷过来，exec，另开一块内存，把ELF载入
5.linux的线程
就是进程，也有自己的task_struct，只不过这种进程共享内存，文件，信号等资源
6.内核进程：没有用户空间，只有内核空间，只在内核中运行
7.所谓内核空间和用户空间，其实就是内存上划分了两块区域，内核空间只有内核能访问，用户空间，普通程序可以访问，权限不同而已
进程调度
1.两种进程：一种一直在要用cpu，做计算，内存中数据处理的操作
一种，大部分时间都在等硬件，比如硬盘的数据拷到内存，或者读取网卡数据
2.分配时间片，优先级高的分的就多，并且会根据使用情况，动态调节优先级，时间片越多，响应越快，但不代表占用cpu的时间长，比如有的给的时间片多，那么他会更频繁的被执行，如果这任务调用一下，就等硬件，那么cpu空下来给别的任务用，只不过，没隔多久，又要切回这个进程，检查下硬件完成任务没。
3.如何计算优先级：系统会记录任务在一个时间片内，占用cpu多长时间，休眠多长时间，根据占的比例判断是否要多给时间片，
4.上下文切换：从一个进程切换到另一个进程，要做两件事，一件是虚拟内存要映射到新的进程，另一个就是保存旧进程的栈信息，寄存器信息和恢复新进程的栈信息和寄存器信息。（这些信息，存放在进程自己的堆栈里）
阻塞与休眠:
休眠，程序把cpu让给其他程序，自己回到等待的队列中
阻塞就是让当前线程休眠
系统调用：
1.啥时候要用到系统调用：
访问硬件和其他资源
2.如何去调用：
软中断，引发异常，引起系统切换到内核态，调用对应的中断处理函数system_call(),这个函数的作用就是调用系统调用
中断：
一个通知CPU的电信号，其他设备或者程序通知cpu有事件发生了。
异常：cpu执行指令时，如果出现错误，自己给自己发的一个信号，后面的处理方式和中断一样,因此又叫软中断
一样的设备，可以共享一个中断线（给各种类型中断的编号)
中断处理函数不能休眠，因为中断后，中断上下文就是一个独立的，与进程无关，如果休眠了，就无法被重新调度了。也就是中断处理函数必须一口气处理完。
内核同步：
1.互斥与同步
互斥：我在做什么，你不能做什么
同步：我做完了什么，通知你一声，你才能做什么
2.加锁：
就好比有个全局标志位，当有一个线程用到了这个标志位，就置false，其他线程要用就得等，直到被释放，置回true
3.什么导致了并发：
用户空间：一个线程（或进程）执行到关键区域，换到另一个线程（或进程）执行，或者执行到关键区域，收到信号，要去另一段代码，仍然是处理关键区域
内核：
1.中断，这个与上面的信号类似
2.内核抢占，这个和用户空间类似
3.睡眠，导致重新调度用户空间的进程，然后，再进入内核，结果用到同一段关键区域
4.多核
4.要给啥加锁：
锁的作用是让程序以串行方式对资源进行访问
如果其他线程可以访问到，就要加锁，如果其他任何东西可以访问到，更要加锁
5.如何防止死锁：
加锁顺序要一致
6.同步方法：
a.原子操作：atomic_add
b.自旋锁：类似windows的关键区域，不同的是，自旋锁，如果已经被一个线程霸占，另一个线程要不断的循环，等待这个锁，浪费资源，所以如果需要等待的时间很短，就可以使用，而关键区域，在锁被霸占的时候，会把当前线程阻塞，过会儿再来检查，锁是否释放，缺点是线程阻塞，再打开，涉及到线程重新调度，开销大。
注意：自旋锁只适用于多处理器，单cpu的系统会被优化成空语句，但有一个地方要注意，用到自旋锁的地方，就必须保证cpu在执行完锁内的代码前不能让出去，必须满足下面的条件：
自旋锁有几个重要的特性：1、被自旋锁保护的临界区代码执行时不能进入休眠。2、被自旋锁保护的临界区代码执行时是不能被被其他中断中断。3、被自旋锁保护的临界区代码执行时，内核不能被抢占。从这几个特性可以归纳出一个共性：被自旋锁保护的临界区代码执行时，它不能因为任何原因放弃处理器。如果被其它线程抢占了，那个线程也要用这个锁，那它会一直占用cpu，做死循环，等待这个锁释放，而这个锁永远不会被释放。
如果一个线程持有自旋锁，它要禁止中断和其他会导致当前线程放弃cpu的操作，所以单cpu上，用了自旋锁，就不能做进程抢占了，也就没有对资源的竞争关系了(用完了，释放了，才能切到其他进程）
在单cpu的环境，自旋锁操作会被优化成空操作。
c.信号量：这个与windows一致，机制和上面说的windows的关键区域相同，用的是阻塞的办法，等到等待的信号量被释放了，就会被通知该线程去继续执行，这个不能用于中断，因为中断上下文是不可调度的，而上面的自旋锁是可以用在中断的
d.与windows不同的是，这里没有event，原因是linux有一套很好用的信号机制，配合信号量就可以做到同步（有个类似的东西：完成变量）
e.只有自旋锁可以用于中断上下文（同样是多cpu），因为其他类型的同步方法都可以睡眠，都不能用于中断
内存管理：
1.物理内存被划分成一页一页，32为的每页4kb，64位8kb
2.kmalloc 获取物理地址连续的页，一般用这个
3.vmalloc获取物理地址不连续，虚拟地址连续的页，只在分配大块内存的时候用
4.空闲链表与slab：
空闲链表：如果要频繁用到某种数据结构的内存，可以预先分配好一堆，放在链表里，要用就抓一个，避免频繁分配释放
slab:相当于空闲链表的作用，把频繁用到的数据结构缓存，里面有空闲链表
slab把不同的数据结构称为高速缓存，一个slab存取一种数据结构的很多个拷贝，(如果数据量大，可以用几个slab存)，需要这种结构时，就去还没有满的slab中取一个
5.内核栈，只有一页或者两页
6.内存分配：用户空间0~3g，内核空间3~4g，这样用户空间和内核空间的内存就隔离开了。这样效率更高（进程在用户态和内核态间切换，不需要更新页表）
7.高端内存：通常给内核分配的可映射物理内存只有1g，而如果用的是kmalloc分配的内存，需要一段物理地址连续的内存，如果只限制在这1g的空间内，就可能找不到，高端内存就是，如果这1g的空间里没有，就去用户空间临时借用一下。所以暂时会给内核空间只分配872m的内存，剩下的128m需要的时候去用户空间里找一段连续的物理内存，用完就要释放掉。
文件：
linux可以有很多不同种的文件系统，linux通过封装（VFS），使得操作这些不同的文件系统的方式都一样
1.包括四个概念：文件，目录项，索引节点，安装点
目录项不是目录，目录也是文件，目录项用来表示路径信息
索引节点用来存放文件信息，比如创建时间，大小，索引节点放在特殊的块里。
2.VFS
VFS以对象的形式（结构体）管理文件：
包括4中对象类型：
超级块：每种文件系统都有一个自己的超级块，在这个超级块里存放了与这种文件系统相关的信息，以及索引节点及其创建等
索引节点：存放了操作文件所有的信息，不如文件大小，修改时间，引用数等，一个索引节点代表一个文件,索引节点的操作包括了mkdir，link，create等所有与文件有关的操作
目录项：目录项对象保存了与目录操作相关的信息，比如父目录，子目录等
文件对象：已打开文件，在内存中的表示。与文件直接有关的操作，read，write等，就放在这里，一个文件可以被多个进程打开，所以一个文件（一个索引节点）对应多个文件对象
3.vfsmount：挂载点，安装一个文件系统的信息
块 I/0层
块设备和字符设备：
硬盘，内存这种像数组一样，可以访问某个索引的设备
键盘，串口这样，像流水一样，只能从最开始访问的，就是字符设备