操作系统面试题（四）
操作系统之进程的描述与控制
● 请解释一下，LINUX下的线程，GDI类
考察点：线程
参考回答：
LINUX实现的就是基于核心轻量级进程的”一对一”线程模型，一个线程实体对应一个核心轻量级进程，而线程之间的管理在核外函数库中实现。
GDI类为图像设备编程接口类库。
● 进程和线程的区别是什么？
考察点：JAVA进程
参考回答：
进程是执行着的应用程序，而线程是进程内部的一个执行序列。一个进程可以有多个线程。线程又叫做轻量级进程。
● 谈一谈，系统线程数量上限是多少？
考察点：线程
参考回答：
Linux 系统中单个进程的最大线程数有其最大的限制 PTHREAD_THREADS_MAX。
这个限制可以在/usr/include/bits/local_lim.h中查看 ，对 linuxthreads 这个值一般是 1024，对于 nptl 则没有硬性的限制，仅仅受限于系统的资源。
这个系统的资源主要就是线程的 stack 所占用的内存，用 ulimit -s 可以查看默认的线程栈大小，一般情况下，这个值是8M=8192KB。
● 讲一讲，线程与进程的区别
考察点：进程，线程
参考回答：
进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。
1) 简而言之,一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程.
2) 线程的划分尺度小于进程，使得多线程程序的并发性高。
3) 另外，进程在执行过程中拥有独立的内存单元，而多个线程共享内存，从而极大地提高了程序的运行效率。
4) 线程在执行过程中与进程还是有区别的。每个独立的线程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序的出口。但是线程不能够独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
5) 从逻辑角度来看，多线程的意义在于一个应用程序中，有多个执行部分可以同时执行。但操作系统并没有将多个线程看做多个独立的应用，来实现进程的调度和管理以及资源分配。这就是进程和线程的重要区别。
● 请问，如何杀死一个进程？
考察点：进程
参考回答：
Kill pid
操作系统之输入输出系统
● 请介绍一下，socket编程的三种通信模型，BIO，NIO，AIO
考察点：I/O多路复用
参考回答：
阻塞，非阻塞，io多路复用，epoll支持文件符数目没有限制，fd集合只会从用户进程拷贝到内核一次，自己维护一个事件队列，不用每次遍历fd集合发现是否有就绪状态。
操作系统之存储器管理
● 你怎么理解操作系统里的内存碎片，有什么解决办法？
考察点：内存碎片
参考回答：
内存碎片分为：内部碎片和外部碎片。
内部碎片就是已经被分配出去（能明确指出属于哪个进程）却不能被利用的内存空间；
内部碎片是处于区域内部或页面内部的存储块。占有这些区域或页面的进程并不使用这个存储块。而在进程占有这块存储块时，系统无法利用它。直到进程释放它，或进程结束时，系统才有可能利用这个存储块。
单道连续分配只有内部碎片。多道固定连续分配既有内部碎片，又有外部碎片。
外部碎片指的是还没有被分配出去（不属于任何进程），但由于太小了无法分配给申请内存空间的新进程的内存空闲区域。
外部碎片是出于任何已分配区域或页面外部的空闲存储块。这些存储块的总和可以满足当前申请的长度要求，但是由于它们的地址不连续或其他原因，使得系统无法满足当前申请。
使用伙伴系统算法。
● 介绍一下，什么是页式存储？
考察点：页式存储
参考回答：
主存被等分成大小相等的片，称为主存块，又称为实页。
当一个用户程序装入内存时，以页面为单位进行分配。页面的大小是为2n ,通常为1KB、2KB、2n KB等
操作系统之处理调度与死锁
● 请谈一谈，系统如何提高并发性？
考察：操作系统综合性
参考回答：
1、提高CPU并发计算能力
（1）多进程&多线程
（2）减少进程切换，使用线程，考虑进程绑定CPU
（3）减少使用不必要的锁，考虑无锁编程
（4）考虑进程优先级
（5）关注系统负载
2、改进I/O模型
(1)DMA技术
(2)异步I/O
(3)改进多路I/O就绪通知策略，epoll
(4)Sendfile
(5)内存映射
(6)直接I/O
● 请你解释一下，通常系统CPU比较高是什么原因？
考察点：处理机
参考回答：
1、首先查看是哪些进程的CPU占用率最高（如下可以看到详细的路径）
ps -aux --sort -pcpu | more
# 定位有问题的线程可以用如下命令
ps -mp pid -o THREAD,tid,time | more
2、查看JAVA进程的每个线程的CPU占用率
ps -Lp 5798 cu | more # 5798是查出来进程PID
3、追踪线程，查看负载过高的原因，使用JDK下的一个工具
jstack 5798 # 5798是PID
jstack -J-d64 -m 5798 # -j-d64指定64为系统
jstack 查出来的线程ID是16进制，可以把输出追加到文件，导出用记事本打开，再根据系统中的线程ID去搜索查看该ID的线程运行内容，可以和开发一起排查。
● 请谈一谈，什么情况下会发生死锁？解决死锁的策略有哪些？
考察点：死锁
参考回答：
（一）互斥条件：一个资源一次只能被一个进程访问。即某个资源在一段时间内只能由一个进程占有，不能同时被两个或两个以上的进程占 有。这种独占资源如CD-ROM驱动器，打印机等等，必须在占有该资源的进程主动释放它之后，其它进程才能占有该资源。这是由资源本身的属性所决定的。
（二）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。进程至少已经占有一个资源，但又申请新的资源；由于该资源已被另外进程占有，此时该进程阻塞；但是，它在等待新资源之时，仍继续占用已占有的资源。
（三）不剥夺条件：进程已经获得的资源，在未使用完之前不能强行剥夺，而只能由该资源的占有者进程自行释放。
（四）循环等待条件：若干资源形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
解决方法：银行家算法
