【面試題】操做系統

 面試題

一、linux爲何要份內核態和用戶態？

操做系統的核心是內核，獨立於普通的應用程序，提供操做系統的最基本的功能（進程管理、內存管理、設備驅動程序、文件管理、和網絡系統），能夠訪問受保護的內存空間，也有訪問底層硬件設備的全部權限。

區分用戶態和內核態的緣由：運行在用戶態的程序不能訪問操做系統內核，保證了內核的安全。給應用程序提供單一簡單的接口，使得上層的應用程序不用去關注底層的實現

內核態下CPU能夠執行任何指令，用戶態下CPU只能執行非特權指令。

CPU處於內核態，能夠隨意進入用戶態；

CPU處於用戶態，只能經過軟中斷方式進入內核態。

通常程序開始時都處於用戶態，當程序須要系統資源時，經過軟中斷進入內核態

## 參考：http://www.imooc.com/wenda/detail/542116

 

操心繫統將虛擬空間劃分爲兩部分，一部分爲內核空間，一部分爲用戶空間。

linux操做系統而言，高位的1G字節爲內核空間；低位的3G字節爲用戶空間。

 

 

 

二、進程與線程的區別

（1）進程：進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位（程序段、相關數據段、PCB）

（2）線程：線程是進程的一個實體，是CPU調度和分配的基本單位。線程不擁有本身的資源，只擁有程序計數器、一組寄存器和棧區），它能夠與同屬一個進程的其餘線程共享進程所擁有的所有資源

（3）關係：一個線程能夠建立和銷燬另外一個線程，同屬進程的多個線程能夠併發執行。

　　　　　同屬進程的其餘線程共享數據，但擁有本身的棧空間，擁有獨立的執行序列

（4）區別：進程和線程是不一樣的操做系統資源管理方式。

　　　　1）進程獨立地址空間，更健壯（一個進程崩潰後不會影響其餘進程）；線程沒有獨立的地址空間，一個線程dang掉了整個進程就dang了

　　　　2）切換：因此進程切換時消耗資源更大，效率低

　　　　　　　　  對於一些要求同時進行而且又要共享變量的併發操做，只能用線程，不能用進程。

 

 

 

二、

 

 

 

 

 

 

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基礎知識

一、操做系統的特性

• 併發
• 共享
• 虛擬
• 異步

 

二、操做系統的主要功能

• 進程控制
• 進程同步
• 進程通訊
• 進程調度

 

三、程序併發的特徵

• 間斷性
• 失去封閉性
• 不可再現性

 

四、程序的特徵

• 動態
• 併發
• 獨立
• 異步

 

五、程序的三態模型，五態模型

 

六、爲何要引入掛起狀態

　　終端用戶須要、父進程須要、負荷調節需求、操做系統需求

 

七、引入掛起後的狀態轉換

 

八、進程控制塊PCB的做用

　　做爲進程獨立運行基本單位的標誌，可以實現間接運行方式，提供常常管理所須要的信息，提供進程調度所須要的信息，實現與其餘進程的同步與通訊

 

九、什麼是臨界區？如何解決衝突？

　　每一個進程中訪問臨界資源的那段程序稱爲臨界區，每次只容許一個進程進入臨界區，進入後不容許其餘進程進入。

1. 若是有若干進程要求進入空閒的臨界區，一次僅容許一個進程進入
2. 若是已有進程進入臨界區，則其餘全部試圖進入臨界區的進程必須等待
3. 進入臨界區的進程要在有限時間內退出，以便其餘進程能及時進入臨界區
4. 若是進程不能進入臨界區，應該讓出CPU，避免進程出現「忙等」現象

 

十、進程同步機制應該遵循的規則

　　空閒讓進，忙則等待，有限時間，讓權等待

 

十一、進程同步經典問題

• 生產者——消費者
• 哲學家進餐問題
• 讀者——寫者問題

 

十二、進程間的通訊如何實現？

　　低級通訊：效率低，生產者每次只能向一個緩衝池投放一個信息；通訊對用戶不透明，隱藏了通訊的具體細節

　　高級通訊：用戶能夠利用操做系統所提供的一組通訊命令傳送大量數據。通訊過程對用戶是透明的。

　　　　　　　共享存儲器系統、消息傳遞系統、管道通訊系統、客戶機——服務器系統

 

1三、處理機調度的層次

• 高級調度
• 低級調度
• 終極調度

 

1四、做業調度算法

• 時間片輪轉法
• 先來先服務算法 FSFS
• 短做業優先調度算法 SJF
• 優先級調度算法 PSA
• 高響應比優先調度算法 HRRN

 

1五、死鎖：兩個或多個進程被無限阻塞，互相等待的一種狀態

　　兩個或多個併發進程中，若是每一個進程持有某種資源，卻又在等待別的進程釋放資源，並且再未改變狀態前沒法向前推動，那麼這一組進程產生了死鎖。

 

1六、死鎖產生的四個條件

1. 互斥：一個資源一次只能被一個進程使用
2. 請求保持：一個進程因請求資源而阻塞時，對已持有的資源保持不放
3. 不可搶佔：進程已得到的資源在未使用完以前不能進行搶佔
4. 循環等待：若干進程之間造成一種頭尾相接的循環等待資源的關係　　

 

 1七、預防死鎖的方法

• 破壞「請求保持」
• 破壞「不可搶佔式」
• 破壞「循環等待」

 

1八、避免死鎖的方法

• 系統安全狀態
• 銀行家算法

 

1九、連續分配存儲管理方式

• 單一連續分配
• 固定分區分配
• 動態分區分配

 

20、動態分區分配算法

• 首次適應算法 FF
• 循環首次適應算法 NF
• 最佳適應算法 BF
• 最壞適應算法 WF

 

2一、Windows下的內存是如何管理的？

　　Windows提供了3種方式管理內存

1. 虛擬內存：管理大型對象、結構數組
2. 內存映射文件：管理大型數據流和在單個計算機上運行多個進程之間的共享數據
3. 內存堆棧：管理大量的小對象

 

2二、爲何須要虛擬存儲器

　　有的做業很大，需求空間超過了內存總容量，致使做業不能運行

　　大量做業要求運行，但內存容量不足，大量的做業停留在外存等待

 

2三、如何實現虛擬存儲器？：分頁存儲器管理 

　　請求分頁存儲管理除了要求必定容量的內存和外存，還須要：

• 請求頁表機制
• 缺頁中斷機制
• 地址變化機制

 

2四、虛擬存儲器的頁面置換算法

　　在進程運行的過程當中，若所要訪問的頁面不在內存，就須要將它調入內存，而在哪一個頁面調入，須要根據算法而定

• 最佳置換算法 OPT
• 先進先出算法 FIFO
• 最近最久未用算法 LRU
• 最少使用算法 LFU

使用算法進行置換

計算缺頁

 

2五、文件管理

2六、磁盤管理