作業系統基礎知識 多道技術 程序理論
阿新 • • 發佈：2022-04-19
概要
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題目講解
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UDP協議
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UDP協議實戰
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作業系統的發展史
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多道技術
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程序理論
內容
1、題目講解
# 能夠實現功能即可 暫時無需整合到一起
以上傳下載電影為例: 其實寫了一個另外一個反過來就可以
# 以上傳電影為例
參考檔案程式碼
優化: 利用字典來做功能整合
思路:
1.上傳的電影如何判斷是否重複
小白思想:校驗電影名稱是否存在
正確思想:校驗電影名稱的md5值(核心是內容不是名稱)
2.上傳的電影如何判斷是否一致
提前對電影內容加密 之後再次加密對比是否一致
程式碼：
服務端 import socket import json import struct server = socket.socket() server.bind(('127.0.0.1', 8080)) server.listen(5) sock, addr = server.accept() # 1.接收固定長度的報頭 header = sock.recv(4) # 2.解析出字典的長度 dict_len = struct.unpack('i', header)[0] # 3.接收字典資料 dict_bytes = sock.recv(dict_len) dict_data = json.loads(dict_bytes) # 4.接收真實資料 recv_size = 0 total_size = dict_data.get('file_size') file_name = dict_data.get('file_name') # 5.檔案操作 with open(file_name, 'wb') as f: while recv_size < total_size: data = sock.recv(1024) f.write(data) recv_size += len(data) 使用者端 import socket import os import json import struct client = socket.socket() client.connect(('127.0.0.1', 8080)) movie_dir_path = r'/Users/jiboyuan/Desktop/直播課/python基礎day33/視訊' while True: # 1.迴圈展示出需要上傳的電影列表 movie_name_list = os.listdir(movie_dir_path) for i, movie_name in enumerate(movie_name_list, start=1): print(i, movie_name) choice = input('請選擇您想要上傳的電影編號>>>:').strip() if not choice.isdigit(): continue choice = int(choice) if choice not in range(1, len(movie_name_list) + 1): print('請輸入正確的編號') continue # 2.獲取電影名字 target_movie_name = movie_name_list[choice - 1] # 3.拼接電影路徑 movie_path = os.path.join(movie_dir_path, target_movie_name) # 4.製作字典資料 movie_dict = { 'file_name': target_movie_name, 'file_desc': '請及時補充營養', 'file_size': os.path.getsize(movie_path) } movie_dict_json = json.dumps(movie_dict) movie_dict_len = len(movie_dict_json.encode('utf8')) # 5.製作字典報頭 dict_header = struct.pack('i', movie_dict_len) # 6.傳送字典報頭 client.send(dict_header) # 7.傳送字典資料 client.send(movie_dict_json.encode('utf8')) # 8.傳送真實資料 with open(movie_path,'rb') as f: for line in f: client.send(line)
2、UDP協議
import socket server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) # 自己指定UDP協議(預設是TCP協議) server.bind(('127.0.0.1', 8080)) msg, addr = server.recvfrom(1024) print('msg>>>:', msg.decode('utf8')) print('addr>>>:', addr) server.sendto(b'hello baby', addr) import socket client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) server_addr = ('127.0.0.1', 8080) # 查詢通訊錄 client.sendto(b'hello server baby', server_addr) msg, addr = client.recvfrom(1024) print('msg>>>:', msg.decode('utf8')) print('addr>>>:', addr)
3、作業系統的發展史:學習併發程式設計其實就是在學習作業系統 理論較多 實踐較少 因為都是封裝好的程式碼
1.穿孔卡片
優勢:一個人使用電腦
劣勢:CPU利用率極低
2.聯機批處理系統
一次性可以錄入多個使用者指令 縮短了CPU等待的時間 提高了CPU的利用率
3.離線批處理系統
是現代計算機核心部件的雛形 提高CPU的利用率
# 綜上:作業系統的發展史其實就是提升CPU利用率的過程
4、多道技術
# 學習的目的:提升CPU利用率 降低程式等待時間 前提:目前研究都是以計算機是單核的情況下 意思就是隻有一個CPU的情況下 序列:多個任務排隊執行 總耗時就是多個任務完整時間 疊加 # eg:20+30+50 多道:利用空閒時間提前準備 縮短總的執行時間並且還能提高CPU的利用率 """ 多道技術 1.空間上的複用 多個任務共用一套計算機硬體 2.時間上的複用 切換+儲存狀態 CPU在兩種情況下會被拿走: 第一種 程式遇到IO操作時 CPU自動切走執行其他程式 第二種 程式長時間佔用CPU 系統發現之後也會強行切走CPU 保證其他程式也可以使用""" 做飯需要30min 洗衣需要50min 燒水需要20min 序列總共需要耗時:30min + 50min + 20min 多道總共需要耗時:50min
5、程序理論
# 什麼是程式 什麼是程序
程式:一堆沒有被執行的程式碼(死的)
程序:正在執行的程式(活的)
# 為什麼有程序的概念
就是為了更加精確的描述出一些實際狀態
# 程序排程演算法發展史
1.先來先服務
對短作業任務不太友好
2.短作業優先
對於長時間任務不太友好
3.時間片輪轉法與多級反饋佇列
時間片輪轉法:先公平的將CPU分給每個人執行
多級反饋佇列:根據作業長短的不同再合理分配CPU執行時間
目的就是為了能夠讓單核的計算機也能做到執行多個程式
6、重要概念(併發與並行)
# 併發與並行
看上去像同時在執行就可以稱之為是併發
例如:
飯店裡面有多桌客人(任務)
但是隻有一個服務員(CPU)
如何讓所有客人都感覺被服務員服務著(CPU執行)
讓服務員在多桌客人之間快速的來回切換並儲存狀態即可
讓CPU在多個程式之間利用多道技術來回切換+儲存狀態
單核肯定能夠實現併發 但是不能實現並行!!!
並行
必須同一時間同時執行才可以稱之為並行
"""單核計算機肯定不能實現並行!!! 必須要有多個CPU"""
# 高併發與高並行
高併發:我們寫的軟體可以支援1個億的併發量
一個億的使用者來了之後都可以感覺到自己被服務著
高並行:我們寫的軟體可以支援1個億的並行量
上述話語的言外之意是計算機有一億個CPU
7、重要概念2(同步與非同步)
# 同步與非同步
同步
提交完任務之後原地等待任務的返回結果 期間不做任何事情
非同步
提交完任務之後不願地等待任務的結果 直接去做其他事情 有結果自動提醒
# 阻塞與非阻塞
程序三狀態圖
就緒態:程式之進入執行態之前肯定要處於就緒態
執行態:程式被CPU執行著
阻塞態:程式執行過程中有IO操作
'''
如果想要儘可能的提升程式執行效率
就要想辦法讓我們的程式一直處於就緒態和執行態(不要有IO操作)
'''
阻塞:阻塞態
非阻塞:就緒態、執行態
ps:以後不需要考慮是哪個狀態 知識今天深入學習一下
8.同步非同步與阻塞非阻塞結合
同步非同步:用來描述任務的提交方式
阻塞非阻塞:用來描述任務的執行狀態
# 上述兩組屬於兩個不同概念 但是可以結合
同步阻塞:銀行排隊辦理業務 期間不做任何事
同步非阻塞:銀行排隊辦理業務 期間喝水吃東西 但是人還在佇列中
非同步阻塞:在椅子上坐著 但是不做任何事
非同步非阻塞:在椅子上坐著 期間喝水吃東西辦公 (程式執行的極致)