UDP协议,操作系统发展史,多道技术,进程理论

UDP协议

# 基于UDP协议的socket
udp是无链接的，启动服务之后可以直接接受消息，不需要提前建立链接

服务端
import socket
server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 自己指定UDP协议(默认是TCP协议)
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)

客户端
import socket
client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)  # 查找通讯录
client.sendto(b'hello server baby', server_addr)
msg, addr = client.recvfrom(1024)
print('msg>>>:', msg.decode('utf8'))
print('addr>>>:', addr)

基于UDP实现建议版本的QQ

客户端1
import socket

client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)

while True:
    msg = input('请输入想要聊天的内容>>>:').strip()
    msg = '来自客户端1的消息:%s' % msg
    client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr)
    msg, addr = client.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf8'), addr)

客户端2 
import socket

client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)

while True:
    msg = input('请输入想要聊天的内容>>>:').strip()
    msg = '来自客户端2的消息:%s' % msg
    client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr)
    msg, addr = client.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf8'), addr)

客户端3 
import socket

client = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server_addr = ('127.0.0.1', 8080)

while True:
    msg = input('请输入想要聊天的内容>>>:').strip()
    msg = '来自客户端3的消息:%s' % msg
    client.sendto(msg.encode('utf8'), server_addr)
    msg, addr = client.recvfrom(1024)
    print(msg.decode('utf8'), addr)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~``
服务端
import socket

server = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
while True:
    msg, addr = server.recvfrom(1024)
    print(addr)
    print(msg.decode('utf8'))
    back_msg = input('请回复消息>>>:').strip()
    server.sendto(back_msg.encode('utf8'), addr)

操作系统发展史

1.穿孔卡片
     1946年第一台计算机诞生--20世纪50年代中期，计算机工作还在采用手工操作方式。此时还没有操作系统的概念。
程序员将对应于程序和数据的已穿孔的纸带（或卡片）装入输入机，然后启动输入机把程序和数据输入计算机内存，接着通过控制台开关启动程序针对数据运行；计算完毕，打印机输出计算结果；用户取走结果并卸下纸带（或卡片）后，才让下一个用户上机。

手工操作方式两个特点：
　　（1）用户独占全机。不会出现因资源已被其他用户占用而等待的现象，但资源的利用率低。
　　（2）CPU 等待手工操作。CPU的利用不充分。

 ''' 优势:一个人独占电脑
      劣势:CPU利用率极低'''

2.联机批处理系统
	'''一次性可以录入多个用户指令、缩短了CPU等待的时间、提高了CPU的利用率'''
　批处理系统：加载在计算机上的一个系统软件，在它的控制下，计算机能够自动地、成批地处理一个或多个用户的作业（这作业包括程序、数据和命令）。

联机批处理系统
　　首先出现的是联机批处理系统，即作业的输入/输出由CPU来处理。
      
　　主机与输入机之间增加一个存储设备——磁带，在运行于主机上的监督程序的自动控制下，计算机可自动完成：成批地把输入机上的用户作业读入磁带，依次把磁带上的用户作业读入主机内存并执行并把计算结果向输出机输出。完成了上一批作业后，监督程序又从输入机上输入另一批作业，保存在磁带上，并按上述步骤重复处理。
监督程序不停地处理各个作业，从而实现了作业到作业的自动转接，减少了作业建立时间和手工操作时间，有效克服了人机矛盾，提高了计算机的利用率。
但是，在作业输入和结果输出时，主机的高速CPU仍处于空闲状态，等待慢速的输入/输出设备完成工作： 主机处于“忙等”状态。
  
3.脱机批处理系统
　为克服与缓解：高速主机与慢速外设的矛盾，提高CPU的利用率，又引入了脱机批处理系统，即输入/输出脱离主机控制。
	'''是现代计算机核心部件的雏形、提高CPU的利用率'''
　　卫星机：一台不与主机直接相连而专门用于与输入/输出设备打交道的。
　　其功能是：
　　（1）从输入机上读取用户作业并放到输入磁带上。
　　（2）从输出磁带上读取执行结果并传给输出机。
　　这样，主机不是直接与慢速的输入/输出设备打交道，而是与速度相对较快的磁带机发生关系，有效缓解了主机与设备的矛盾。主机与卫星机可并行工作，二者分工明确，可以充分发挥主机的高速计算能力。
      脱机批处理系统:20世纪60年代应用十分广泛，它极大缓解了人机矛盾及主机与外设的矛盾。
　　不足：每次主机内存中仅存放一道作业，每当它运行期间发出输入/输出（I/O）请求后，高速的CPU便处于等待低速的I/O完成状态，致使CPU空闲。
为改善CPU的利用率，又引入了多道程序系统。
# 总结:操作系统的发展史其实就是提升CPU利用率的过程

多道技术

所谓多道程序设计技术，就是指允许多个程序同时进入内存并运行。即同时把多个程序放入内存，并允许它们交替在CPU中运行，它们共享系统中的各种硬、软件资源。当一道程序因I/O请求而暂停运行时，CPU便立即转去运行另一道程序。
# 主要是提高cpu利用率，降低程序等待时间
单个cpu情况下
串行：多个任务排队执行 总耗时就是多个任务完整时间叠加
多道：利用空闲时间提前准备 缩短利用率 提高cup利用率
空间上的复用
多个任务共用一套计算机硬件
时间上的复用
切换加保存状态
俩种拿走的情况
1.程序遇到io操作 会被拿走
2.程序长时间被占用 强项切换 保证其他程序使用

进程理论

什么是程序、什么是进程    程序:一堆没有被执行的代码(死的)  进程:正在运行的程序(活的)    
为什么有进程的概念    就是为了更加精确的描述出一些实际状态​
进程调度算法发展史   
          1.先来先服务    对短作业任务不太友好 
          2.短作业优先    多长作业任务不太友好
          3.时间片轮转法与多级反馈队列    
时间片轮转法:先公平的将CPU分给每个人执行    
多级反馈队列:根据作业长短的不同再合理分配CPU执行时间 
 '''目的就是为了能够让单核的计算机也能够做到运行多个程序'''

并行与并发

  并发
  	看上去像同时在执行就可以称之为是并发
    """
    饭店里面有多桌客人(任务) 
    但是只有一个服务员(CPU) 
    如何让所有客人都感觉被服务员服务着(CPU执行)
      让服务员在多桌客人之间快速的来回切换并保存状态即可
      让CPU在多个程序之间利用多道技术来回切换+保存状态
	
		单核肯定能够实现并发 但是不能实现并行!!!
    """
  并行
  	必须同一时间同时运行才可以称之为并行
		"""单核计算机肯定不能实现并行!!! 必须要有多个CPU"""

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并行 : 并行是指两者同时执行，比如赛跑，两个人都在不停的往前跑；（资源够用，比如三个线程，四核的CPU ）

并发 : 并发是指资源有限的情况下，两者交替轮流使用资源，比如一段路(单核CPU资源)同时只能过一个人，A走一段后，让给B，B用完继续给A ，交替使用，目的是提高效率。

区别:

并行是从微观上，也就是在一个精确的时间片刻，有不同的程序在执行，这就要求必须有多个处理器。
并发是从宏观上，在一个时间段上可以看出是同时执行的，比如一个服务器同时处理多个session。

高并发与高并行

  高并发:我们写的软件可以支持1个亿的并发量
    	一个亿的用户来了之后都可以感觉到自己被服务着
  高并行:我们写的软件可以支持1个亿的并行量
    	上述话语的言外之意是计算机有一亿个CPU

同步与异步

  同步
  	提交完任务之后原地等待任务的返回结果 期间不做任何事情
  异步
  	提交完任务之后不愿地等待任务的结果 直接去做其他事情 有结果自动提醒

阻塞与非阻塞

	进程三状态图
  	就绪态:程序之进入运行态之前肯定要处于就绪态
    运行态:程序被CPU执行着
    阻塞态:程序执行过程中有IO操作
    '''
    如果想要尽可能的提升程序执行效率 
    就要想办法让我们的程序一直处于就绪态和运行态(不要有IO操作)
    '''
  阻塞:阻塞态
  非阻塞:就绪态、运行态

同步异步与阻塞非阻塞结合

同步异步:用来描述任务的提交方式
阻塞非阻塞:用来描述任务的执行状态
# 上述两组属于两个不同概念 但是可以结合
  同步阻塞:银行排队办理业务 期间不做任何事
  同步非阻塞:银行排队办理业务 期间喝水吃东西 但是人还在队列中
  异步阻塞:在椅子上坐着 但是不做任何事
  异步非阻塞:在椅子上坐着 期间喝水吃东西办公	(程序运行的极致)	

同步异步与阻塞非阻塞结合

同步异步:用来描述任务的提交方式
阻塞非阻塞:用来描述任务的执行状态
# 上述两组属于两个不同概念 但是可以结合
  同步阻塞:银行排队办理业务 期间不做任何事
  同步非阻塞:银行排队办理业务 期间喝水吃东西 但是人还在队列中
  异步阻塞:在椅子上坐着 但是不做任何事
  异步非阻塞:在椅子上坐着 期间喝水吃东西办公	(程序运行的极致)