操作系统总结

1. Linux中线程互斥/同步有哪几种方式？

线程互斥：

互斥锁：
• pthread_mutex_lock 
• pthread_mutex_unlock

线程同步：

1) 条件变量: 
• pthread_cond_wait 
• pthread_cond_signal; 
• pthread_cond_broadcast;

2) 信号量：
• sem_wait(sem_t* sem); 
• sem_post(sem_t* sem);

互斥锁、条件变量、信号量、（读写锁）

信号量其实和互斥锁+条件变量相似。

 

 http://blog.csdn.net/yusiguyuan/article/details/14161225【这篇文章让我明白了条件变量，认认真真从头看一遍】

 衍生：原子变量

看一下这篇文章：http://www.jianshu.com/p/9218692cb209

http://blog.csdn.net/wonderwander6642/article/details/8008241

 

2. 同样可以实现互斥，互斥锁和信号量有什么区别？

信号量是一种同步机制，可以当作锁来用，但也可以当做进程/线程之间通信使用，作为通信使用时不一定有锁的概念；（并不一定把它当锁来用，信号量是一个通信机制，是一个更通用的概念）

互斥锁是为了锁住一些资源，是为了对临界区做保护

 （互斥可以用来实现同步，但同步是一个更大的概念。）

 

3. 请用普通的互斥锁编程实现一个读写锁

 

4. 编程产生三个线程ABC，并让它们顺次打印ABC

 

5. 死锁是怎么产生的？如何避免？

 死锁的四个条件：互斥、持有并等待、不可剥夺、环形等待

 

6. Linux中进程通信有哪些方式？

 linux下进程间通信的几种主要手段简介：

1.管道（Pipe）及命名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，命名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；
2.信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）；
3.报文（Message）队列（消息队列）：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
4.共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。
5.信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
6.套接口（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

ref    ref2

 

7. Linux中进程空间布局

简述Linux进程内存空间分为哪几个段？作用分别是什么？

 

 ref1         ref2              ref3【总结的很详细，包括brk, malloc的一些原理】

8. Linux内存分配原理

伙伴系统。其思想是：把内存块分成不同的组(1,2,4,8,16,32....)；分配内存时找到能够满足条件 的最小的块；如果找不到，就找大的块，然后一分为2，分配一块，留一块；回收时：如果有相邻的同样大小的块，则合并

ref1    ref2

9. malloc函数实现原理

 

10. 使用mmap读写文件为什么比普通读写函数要快？

 

 ref:用户空间和内核空间。里面有讲mmap，很详细。

11. 静态链接库、动态链接库原理

 

 ref1

12. Linux中signal实现原理

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13. 小端、大端

二、什么是大端和小端  ref

Big-Endian和Little-Endian的定义如下：
1) Little-Endian就是低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。【所谓的低位字节就是权重低的数字】
2) Big-Endian就是高位字节排放在内存的低地址端，低位字节排放在内存的高地址端。
举一个例子，比如数字0x12 34 56 78在内存中的表示形式为：
1)大端模式：
低地址 -----------------> 高地址
0x12 | 0x34 | 0x56 | 0x78
2)小端模式：
低地址 ------------------> 高地址
0x78 | 0x56 | 0x34 | 0x12

--------------------------------------------------------------------------------

网络字节序、小端、大端   ref

网络字节序是大端；80x86机器里是小端。

 

14. 条件变量相关    ref    ref2   ref3 【先看完ref，再看ref2】

pthread_cond_wait(&cond,&mutex)是一个原子操作，当它执行时，首先对mutex解锁，这样另外的线程才能得到锁来修改条件，pthread_cond_wait解锁后，再将本身的线程/进程投入睡眠，另外，当该函数返回时，会再对mutex进行加锁，这样才能“执行某种操作”后unlock锁。

其实想一想，pthread_cond_wait函数也可以用一个while死循环来等待条件的成立，但要注意的是，使用while死循环会严重消耗CPU，而pthread_cond_wait则是采用线程睡眠的方式，它是一种等待模式，而不是一直的检查模式。

拓展：用条件变量实现生产者、消费者。ref3

 

15. 进程调度算法  ref

先来先服务（FCFS），轮转，最短进程优先（SPN），最短剩余时间优先（SRT），最高响应比优先（HRRN）

FCFS: 先来先服务，也可以称为先进先出

轮转： 以一个周期性间隔产生时钟中断，此时当前正在运行的进程被置于就绪队列，基于FCFS选择下一个就绪进程运行。

SPN：最短进程优先，下一次选择所需处理时间最短的进程

SRT：最短剩余时间优先，总是选择预期剩余时间最短的进程

HRRN：最高响应比优先，R=(w+s)/s，其中R表示响应比，w表示已经等待的时间，s表示期待服务的时间

反馈：进程第一次进入系统是放置于RQ0,第一次被强占并返回就绪态时，放入RQ1，以后每次被强占就下降一级。如果进程处于最低等级，则不再降级，反复返回到该队列，直到结束。

响应比公式：

 

 

 

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一些基础知识：

每个进程有独立的数据空间、文件描述符、进程ID，而线程共享数据空间、文件描述符、进程ID。

对于父进程，fork返回子进程的pid； 而对于子进程，fork函数返回0.

 

 

 

 

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多线程常见面试题：

http://blog.163.com/tank_ge/blog/static/214396955201391110643740/

http://www.cnblogs.com/obama/archive/2013/04/12/3016509.html

 

 

 

 

 

 

 

 

多进程编程基础知识：http://blog.csdn.net/wallwind/article/details/6899330

条件变量： ref1      ref2