操作系統面試考點

1、明白并發和并行的區別對理解操作系統很重要

并發：指兩個或多個事件在同一時間間隔內發生

并行: 指兩個或多個事件在同一時刻發生

操作系統中的程序可以并發執行，而不是并行執行。

2、程序、進程以及線程的區別

從定義來看

程序：程序是對算法的描述，一段靜態的代碼序列

進程：程序在一個數據集合上的一次運行，它是操作系統資源分配和調度的獨立單位，實現操作系統的并發

線程：線程是進程的子任務，是CPU調度和分派的基本單位，不擁有系統資源，共享進程資源，實現進程內部的并發

協程：微線程，一個線程有多個協程，協程與線程是不同維度的概念，協程類似一個特殊的函數，協程可以中斷又可以回到中斷點繼續執行，協程之間串行執行。

關系：程序的并發結果具有不可再現性由此引入進程，為了進一步減少開銷，引入線程實現進程內部并發，一個程序至少有一個進程，一個進程至少有一個線程，線程依賴于進程而存在

3、進程間的通信的幾種方式

共享存儲器：相互通信的進程共享某些數據結構和存儲區，進程之間通過這些空間通信

管道通信：用于連接一個讀進程和一個寫進程，以實現進程通信的共享文件

消息隊列：以格式化的消息為單位，利用操作系統提供的操作原語，在進程間傳遞消息，該方法屏蔽了通信細節

客戶機-服務器：基于套接字的，用于網絡中不同機器的進程通信

信號量：

4、線程之間的同步

互斥量：互斥對象只有一個，可以保證公共資源不會被多個線程同時訪問

信號量：它允許同一時刻多個線程訪問同一資源，但是需要控制同一時刻訪問此資源的最大線程數量

5、進程之間同步

硬件同步，信號量機制，管程機制

6、進程的幾種狀態

就緒狀態：進程已獲得除處理機以外的所需資源，等待分配處理機資源

運行狀態：進程已獲得處理機正在執行

阻塞狀態：進程等待某種條件

7、進程調度算法

先來先服務（FCFS）：按照進程到達的先后次序

短作業優先（SJF）：要求運行時間短的作業優先

優先級調度算法：優先級越高越先調度，會出現饑餓現象（可以搶占，可以非搶占）

時間片輪轉（可搶占）：為每個進程分配一個時間片

多隊列調度算法: 按照隊列的類型和性質劃分多個就緒隊列，每個就緒隊列使用不同的調度算法

多級反饋隊列: 設置多個就緒隊列劃分優先級，每個隊列都采用先來先服務算法，進程的時間片用完，會放到低級隊列的隊尾

8、死鎖

（1）定義：就是兩個或多個進程無限期的阻塞、相互等待的一種狀態

（2）死鎖產生的四個必要條件

互斥：進程對分配到的資源排它，及資源一段時間只能被一個進程使用

不可搶占：進程占有的資源是不可搶占的

占有并等待：一個進程至少占有一個資源，且等待一個被其他進程占有的資源

循環等待：若干資源形成相互等待的環

（3）處理死鎖的方法

a預防死鎖

破壞不可搶占條件：已占有不可搶占資源的進程，資源請求得不到滿足，就釋放已占有資源

占有并等待：一次性給夠資源，要么給足，要么不給

循環等待：對資源排序，請求必須嚴格按照遞增順序請求

b避免死鎖

檢查系統是否處于不安全狀態（銀行家算法）

c檢測死鎖

用于確定系統是否發生死鎖

d解除死鎖

搶占資源：從其它進程中搶占足夠資源，分配給死鎖進程

終止進程：撤銷一個或多個死鎖進程，破壞循環等待鏈

9、分段管理與分頁管理

分段管理：段式存儲管理是一種符合用戶視角的內存分配管理方案。將程序的地址空間劃分為若干段（segment），如代碼段，數據段，堆棧段；由段表實現地址空間到物理空間的映射。段式管理的優點是：沒有內碎片（因為段大小可變，改變段大小來消除內碎片）。但段換入換出時，會產生外碎片（比如4k的段換5k的段，會產生1k的外碎片）。

分頁管理：在頁式存儲管理中，將程序的邏輯地址劃分為固定大小的頁（page），而物理內存劃分為同樣大小的塊，程序加載時，可以將任意一頁放入內存中任意一個塊，這些塊不必連續，從而實現了離散分離。由頁表實現地址空間到物理空間的映射。頁式存儲管理的優點是：沒有外碎片（因為頁的大小固定），但會產生內碎片（一個頁可能填充不滿）。

區別：

目的：分頁滿足系統管理的需要，用戶不可見。分段為了更好的滿足用戶的需求

大小不同: 頁的大小由系統決定是固定的；段的大小由用戶決定是不定的

地址空間不同：段向用戶提供二維地址空間；頁向用戶提供的是一維地址空間；

10、局部性原理

時間局部性原理：程序中某條指令被執行，不久后會再次被執行，典型如循環

空間局部性原理: 程序中某個變量被訪問，不久后其周圍的變量也會被訪問，典型如程序順序執行

11、虛擬內存

定義：具有請求調入和頁面置換的功能，并且能從邏輯上對內存容量加以擴充的存儲系統。

頁面置換算法

最佳置換算法：理論最優，被換出的是永遠不會在使用或者最長時間不是使用的頁面。

FIFO先進先出：

LFU最少使用：

LRU最近最久：一個頁面自上次被訪問以來所經歷的時間t，t最大

優點：可以運行地址空間比內存空間更大的進程；可以提高系統的并發程度。

12、抖動

定義：系統中同時運行的進程太多，會不斷的產生缺頁中斷，導致頻繁的頁面調度，致使系統效率急劇下降的現象稱為抖動

解決策略：

采取局部置換策略（影響范圍控制到最小）；降低多道程序度；殺死進程；增加內存容量

 

系統調用：用戶態的進程想要使用內核態的功能，就要使用操作系統提供的API(即系統調用)，由操作系統代為完成此功能。

13、磁盤調度算法

先來先服務：滿足先到進程的請求

最短尋道時間：選擇訪問磁道與當前磁頭距離最近的線程。

電梯算法：從里向外，從外向里掃描，依次選擇訪問磁道與當前磁頭距離最近的線程。

14、用戶態與內核態

用戶態：運行用戶程序。

內核態：運行操作系統程序，能夠執行更多更高級的指令。