操作系统常见面试题总结
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操作系统常见面试题总结
1. 进程与线程的差别
（1） 粒度性分析：线程的粒度小于进程。
（2） 调度性分析：进程是资源拥有的基本单位，线程是独立调度与独立执行的基本单位，出了寄存器。程序计数器等必要的资源外基本不拥有其它资源。
（3） 系统开销分析：因为线程基本不拥有系统资源。所以在进行切换时，线程切换的开销远远小于进程。
2. 进程的状态及其转换
3. 进程同步与相互排斥的差别
相互排斥：是指某一资源同一时候仅仅同意一个訪问者对其进行訪问，具有唯一性和排它性。但相互排斥无法限制訪问者对资源的訪问顺序，即訪问是无序的。
同步：是指在相互排斥的基础上（大多数情况），通过其他机制实现訪问者对资源的有序訪问。在大多数情况下。同步已经实现了相互排斥。特别是全部写入资源的情况必然是相互排斥的。
少数情况是指能够同意多个訪问者同一时候訪问资源。
简单地说：同步体现的是一种协作性，相互排斥体现的是一种排他性。
4. 进程间的通信方式有哪些？
（1） 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据仅仅能单向流动。并且仅仅能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系一般是指父子进程关系。
（2）有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式。可是它同意无亲缘关系进程间的通信。
（3）信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器。能够用来控制多个进程对共享资源的訪问。
它常作为一种锁机制，防止某进程正在訪问共享资源时。其它进程也訪问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
（4） 消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道仅仅能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
（5）信号 ( sinal ) ： 信号是一种比較复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
（6）共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其它进程所訪问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都能够訪问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其它进程间通信方式执行效率低而专门设计的。它往往与其它通信机制。如信号两。配合使用。来实现进程间的同步和通信。
（7）套接字( socket ) ： 套解口也是一种进程间通信机制。与其它通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。
5. 作业（或进程）的调度算法有哪些？
（1） 先来先服务（FCFS，First-Come-First-Served）: 此算法的原则是依照作业到达后备作业队列（或进程进入就绪队列）的先后次序来选择作业（或进程）。
（2） 短作业优先（SJF,Shortest Process Next）：这样的调度算法主要用于作业调度，它从作业后备队列中挑选所需执行时间（预计值）最短的作业进入主存执行。
（3） 时间片轮转调度算法（RR，Round-Robin）：当某个进程运行的时间片用完时，调度程序便停止该进程的运行。并将它送就绪队列的末尾。等待分配下一时间片再运行。然后把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同一时候也让它运行一个时间片。
这样就能够保证就绪队列中的全部进程。在一给定的时间内，均能获得一时间片处理机运行时间。
（4） 高响应比优先（HRRN。Highest Response Ratio Next）: 依照高响应比（（已等待时间＋要求执行时间）/ 要求执行时间）优先的原则，在每次选择作业投入执行时，先计算此时后备作业队列中每一个作业的响应比RP然后选择其值最大的作业投入执行。
（5） 优先权(Priority)调度算法: 依照进程的优先权大小来调度，使高优先权进程得到优先处理的调度策略称为优先权调度算法。注意：优先数越多，优先权越小。
（6） 多级队列调度算法：多队列调度是依据作业的性质和类型的不同，将就绪队列再分为若干个子队列。全部的作业（或进程）按其性质排入对应的队列中，而不同的就绪队列採用不同的调度算法。
6. 死锁产生的原因。死锁产生的必要条件是什么，怎样预防死锁，怎样避免死锁，死锁定理？
死锁产生的原因：(1)竞争资源。（2）进程推进顺序不当。
死锁产生的必要条件：
（1）相互排斥条件：一个资源一次仅仅能被一个进程所使用，即是排它性使用。
（2）不剥夺条件：一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强占。
（3）请求与保持条件：进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源要求。而该资源又已被其他进程占有，此时请求进程堵塞，但又对已经获得的其他资源保持不放。
（4）环路等待条件：当每类资源仅仅有一个时，在发生死锁时。必定存在一个进程-资源的环形链。
预防死锁：破坏四个必要条件之中的一个。
死锁的避免：银行家算法，该方法同意进程动态地申请资源。系统在进行资源分配之前。先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统从安全状态向不安全状态转换，便可将资源分配给进程；否则不分配资源，进程必须堵塞等待。从而避免发生死锁。
死锁定理：S为死锁状态的充分条件是：尚且仅当S状态的资源分配图是不可全然简化的，该充分条件称为死锁定理。
死锁的解除：
（1） 方法1：强制性地从系统中撤消一个或多个死锁的进程以断开循环等待链，并收回分配给终止进程的所有资源供剩下的进程使用。
（2） 方法2：使用一个有效的挂起和解除机构来挂起一些死锁的进程，事实上质是从被挂起的进程那里抢占资源以解除死锁。
7. 分段式存储管理、分页式存储管理。两个的差别？
分段式存储管理：分页存储管理是将一个进程的地址（逻辑地址空间）空间划分成若干个大小相等的区域。称为页，对应地。将内存空间划分成与页同样大小（为了保证页内偏移一致）的若干个物理块。称为块或页框（页架）。在为进程分配内存时，将进程中的若干页分别装入多个不相邻接的块中。
分页式存储管理：在分段存储管理方式中。作业的地址空间被划分为若干个段，每一个段是一组完整的逻辑信息。如有主程序段、子程序段、数据段及堆栈段等，每一个段都有自己的名字，都是从零開始编址的一段连续的地址空间，各段长度是不等的。
两者的差别：
1.页是信息的物理单位。分页是为了实现非连续的分配，以便解决内存的碎片问题，或者说分页是为了因为系统管理的须要。
2.页的大小固定是由系统确定的。将逻辑地址划分为页号和页内地址是由机器硬件实现的。
而段的长度是不固定的。决定与用户的程序长度，通常由编译程序进行编译时依据信息的性质来划分。
3.分页式存储管理的作业地址空间是一维的，分段式的存储管理的作业管理地址空间是二维的。
8. 页面置换算法有哪些？
（1） 最佳置换算法（Optimal）：即选择那些永不使用的，或者是在最长时间内不再被訪问的页面置换出去。（它是一种理想化的算法，性能最好，但在实际上难于实现）。
（2） 先进先出置换算法FIFO：该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰。
（3） 近期最久未使用置换算法LRU（Least Recently Used）：该算法是选择近期最久未使用的页面予以淘汰，系统在每一个页面设置一个訪问字段。用以记录这个页面自上次被訪问以来所经历的时间T，当要淘汰一个页面时。选择T最大的页面。
（4） Clock置换算法：也叫近期未用算法NRU（Not RecentlyUsed）。该算法为每一个页面设置一位訪问位，将内存中的全部页面都通过链接指针链成一个循环队列。
当某页被訪问时，其訪问位置“1”。
在选择一页淘汰时。就检查其訪问位，假设是“0”。就选择该页换出；若为“1”。则又一次置为“0”，暂不换出该页，在循环队列中检查下一个页面，直到訪问位为“0”的页面为止。因为该算法仅仅有一位訪问位，仅仅能用它表示该页是否已经使用过。而置换时是将未使用过的页面换出去，所以把该算法称为近期未用算法。
（5） 最少使用置换算法LFU：该算法选择近期时期使用最少的页面作为淘汰页。
