操作系统（背诵版）

1. 进程 / 线程 / 协程

进程：资源分配单位，独立地址空间，切换要换页表（贵）。
线程：CPU 调度单位，共享进程地址空间，切换要陷入内核。
协程：用户态调度，只保存少量寄存器，开销极小；Go 的 goroutine 是 M:N 调度。
追问：协程切换为什么比线程快？-> 不陷入内核、不换页表、栈小且可增长。

2. 虚拟内存

每个进程有独立虚拟地址空间，通过多级页表映射到物理页。
缺页中断：访问的页不在内存就从磁盘换入（major），或只是建立映射（minor）。
好处：进程隔离、可用空间超过物理内存、共享库、按需加载。
追问：TLB 是什么？-> 页表的高速缓存，命中就免去多级页表遍历。

3. 零拷贝

传统 read + write：4 次拷贝（磁盘->内核->用户->内核->网卡）+ 4 次上下文切换。
sendfile：数据不经用户态，2 次拷贝 + 2 次切换；DMA gather 再省一次。
mmap + write：3 次拷贝，省掉一次用户态拷贝。
Kafka 用 sendfile，所以吞吐高。
追问：零拷贝真的是零吗？-> 指 CPU 拷贝为零，DMA 拷贝仍在。

4. I/O 多路复用

select：fd 上限 1024，每次全量拷贝和遍历，O(n)。
poll：用链表去掉上限，仍要遍历。
epoll：内核维护红黑树 + 就绪链表，O(1) 取就绪事件。
LT（水平触发）：没处理完会重复通知；ET（边缘触发）：只通知一次，必须一次读完，否则丢事件。
追问：epoll 为什么适合高并发？-> 不用遍历全部连接，只返回就绪的。

5. 用户态 / 内核态

系统调用、中断、异常会触发切换；要保存上下文，还可能污染 CPU 缓存。
优化思路：批量系统调用（io_uring）、用户态协议栈（DPDK）、减少数据拷贝。
追问：一次 read 有几次状态切换？-> 2 次（进入内核、返回用户态）。

6. 锁与 CAS

互斥锁：阻塞等待，适合临界区较长的场景。
自旋锁：忙等不睡眠，适合临界区极短且多核的场景。
CAS 是无锁编程基础，但有 ABA 问题（加版本号解决）和自旋开销。
追问：CAS 为什么需要内存屏障？-> 保证可见性、禁止指令重排。

7. CPU 缓存与伪共享

缓存行通常 64 字节；两个线程改同一缓存行里的不同变量会互相失效，这就是伪共享。
解决：padding 补齐到缓存行（Go 里可以用占位数组）。
追问：为什么数组遍历比链表快？-> 连续内存，硬件预取有效，缓存命中率高。

8. page cache 与 fsync

写文件先进 page cache，内核异步刷盘，所以 write 返回不代表落盘。
fsync 强制刷盘并等元数据；fdatasync 只保证数据。
数据库靠 WAL + fsync 保证持久性；Redis appendfsync everysec 是折中。
追问：断电会丢什么？-> page cache 里没刷盘的写入会丢，所以关键数据必须 fsync。