操作系统技术栈总览

一句话定位：操作系统 = 管理硬件与软件资源的内核程序，四大核心子系统：进程/线程管理（调度、状态、IPC）、内存管理（分页/分段、虚拟内存）、文件系统（目录、挂载、专用文件）、I/O 管理。面试主线集中在进程线程与内存两大块。

子系统地图

子系统	核心概念	面试高频
进程/线程	进程状态（三态/五态/七态）、PCB、调度算法、IPC	进程 vs 线程、调度、通信、死锁
内存管理	连续/非连续分配、分页/分段、快表/多级页表、虚拟内存、页面置换	虚拟内存、分页 vs 分段、LRU
文件系统	层次目录、挂载、专用文件（块/字符/管道）	较少
I/O	字符设备/块设备/网络设备	较少
内核	用户态/内核态、系统调用	系统调用

进程 vs 线程（一句话）

进程是操作系统资源分配的最小单位，线程是处理器调度执行的最小单位。 进程有独立地址空间、切换开销大、一个崩溃不波及其他；线程共享进程地址空间、切换开销小、一个崩溃全进程死。详见概念卡片：进程与线程。

进程管理主线

状态模型：三态（就绪/执行/阻塞）→ 五态（+创建/终止）→ 七态（+挂起就绪/挂起阻塞）。
调度：FCFS（先来先服务）、SJF（短作业优先）、RR（时间片轮转）、多级反馈队列（公认较好，UNIX 采用）、优先级调度。
通信：管道/有名管道/信号/消息队列/信号量/共享内存/套接字七种。
死锁：互斥 + 请求保持 + 不可剥夺 + 循环等待四条件。

内存管理主线

分配方式：连续（块式）vs 非连续（页式/段式）。
地址转换：逻辑地址 → 物理地址，靠 MMU；快表（TLB）加速、多级页表省空间。
虚拟内存：基于局部性原理（时间/空间），定义连续虚拟地址空间，内存可超物理内存。
页面置换：OPT（理想）/FIFO/LRU/LFU。

不变量（必须成立的约束）

进程 = 资源分配单位，线程 = 调度单位；线程是进程的一部分，不能独立执行。
死锁必须四条件同时成立，破坏任一即可预防。
虚拟内存的实现建立在离散分配基础上（请求分页/分段/段页式），依赖缺页中断 + 页面置换。
用户态程序访问内核级资源必须走系统调用。

常见误解

以为「进程一定比线程慢所以少用进程」→ 进程更健壮，隔离性需求场景（如多服务）必须用进程。
以为「虚拟内存就是拿硬盘当内存」→ 更本质是定义连续虚拟地址空间 + 内存外存两级存储。
以为「快表是页表的一部分」→ 快表是页表的高速缓存（TLB），存部分页表项。

关联