操做系統常見面試題總結

操做系統常見面試題總結

1.      進程與線程的區別

（1）      粒度性分析：線程的粒度小於進程。

（2）      調度性分析：進程是資源擁有的基本單位，線程是獨立調度與獨立運行的基本單位，出了寄存器，程序計數器等必要的資源外基本不擁有其餘資源。

（3）      系統開銷分析：因爲線程基本不擁有系統資源，因此在進行切換時，線程切換的開銷遠遠小於進程。

2.      進程的狀態及其轉換

3.      進程同步與互斥的區別

互斥：是指某一資源同時只容許一個訪問者對其進行訪問，具備惟一性和排它性。但互斥沒法限制訪問者對資源的訪問順序，即訪問是無序的。

同步：是指在互斥的基礎上（大多數狀況），經過其它機制實現訪問者對資源的有序訪問。在大多數狀況下，同步已經實現了互斥，特別是全部寫入資源的狀況一定是互斥的。少數狀況是指能夠容許多個訪問者同時訪問資源。

簡單地說：同步體現的是一種協做性，互斥體現的是一種排他性。

4.      進程間的通訊方式有哪些？

（1） 管道( pipe )：管道是一種半雙工的通訊方式，數據只能單向流動，並且只能在具備親緣關係的進程間使用。進程的親緣關係一般是指父子進程關係。

（2）有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半雙工的通訊方式，可是它容許無親緣關係進程間的通訊。

（3）信號量( semophore ) ： 信號量是一個計數器，能夠用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常做爲一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其餘進程也訪問該資源。所以，主要做爲進程間以及同一進程內不一樣線程之間的同步手段。

（4） 消息隊列( message queue ) ： 消息隊列是由消息的鏈表，存放在內核中並由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節流以及緩衝區大小受限等缺點。

（5）信號 ( sinal ) ： 信號是一種比較複雜的通訊方式，用於通知接收進程某個事件已經發生。

（6）共享內存( shared memory ) ：共享內存就是映射一段能被其餘進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程建立，但多個進程均可以訪問。共享內存是最快的 IPC 方式，它是針對其餘進程間通訊方式運行效率低而專門設計的。它每每與其餘通訊機制，如信號兩，配合使用，來實現進程間的同步和通訊。

（7）套接字( socket ) ： 套解口也是一種進程間通訊機制，與其餘通訊機制不一樣的是，它可用於不一樣及其間的進程通訊。

5.      做業（或進程）的調度算法有哪些？

（1）      先來先服務（FCFS，First-Come-First-Served）: 此算法的原則是按照做業到達後備做業隊列（或進程進入就緒隊列）的前後次序來選擇做業（或進程）。

（2）      短做業優先（SJF,Shortest Process Next）：這種調度算法主要用於做業調度，它從做業後備隊列中挑選所需運行時間（估計值）最短的做業進入主存運行。

（3）      時間片輪轉調度算法（RR，Round-Robin）：當某個進程執行的時間片用完時，調度程序便中止該進程的執行，並將它送就緒隊列的末尾，等待分配下一時間片再執行。而後把處理機分配給就緒隊列中新的隊首進程，同時也讓它執行一個時間片。這樣就能夠保證就緒隊列中的全部進程，在一給定的時間內，均能得到一時間片處理機執行時間。

（4）      高響應比優先（HRRN，Highest Response Ratio Next）: 按照高響應比（（已等待時間＋要求運行時間）/ 要求運行時間）優先的原則，在每次選擇做業投入運行時，先計算此時後備做業隊列中每一個做業的響應比RP而後選擇其值最大的做業投入運行。

（5）      優先權(Priority)調度算法: 按照進程的優先權大小來調度，使高優先權進程獲得優先處理的調度策略稱爲優先權調度算法。注意：優先數越多，優先權越小。

（6）      多級隊列調度算法：多隊列調度是根據做業的性質和類型的不一樣，將就緒隊列再分爲若干個子隊列，全部的做業（或進程）按其性質排入相應的隊列中，而不一樣的就緒隊列採用不一樣的調度算法。

6.      死鎖產生的緣由，死鎖產生的必要條件是什麼，如何預防死鎖，如何避免死鎖，死鎖定理？

死鎖產生的緣由：(1)競爭資源；（2）進程推動順序不當。

死鎖產生的必要條件：

（1）互斥條件：一個資源一次只能被一個進程所使用，便是排它性使用。

（2）不剝奪條件：一個資源僅能被佔有它的進程所釋放，而不能被別的進程強佔。

（3）請求與保持條件：進程已經保持了至少一個資源，但又提出了新的資源要求，而該資源又已被其它進程佔有，此時請求進程阻塞，但又對已經得到的其它資源保持不放。

（4）環路等待條件：當每類資源只有一個時，在發生死鎖時，必然存在一個進程-資源的環形鏈。

預防死鎖：破壞四個必要條件之一。

死鎖的避免：銀行家算法，該方法容許進程動態地申請資源，系統在進行資源分配以前，先計算資源分配的安全性。若這次分配不會致使系統從安全狀態向不安全狀態轉換，即可將資源分配給進程；不然不分配資源，進程必須阻塞等待。從而避免發生死鎖。

死鎖定理：S爲死鎖狀態的充分條件是：尚且僅當S狀態的資源分配圖是不可徹底簡化的，該充分條件稱爲死鎖定理。

死鎖的解除：

（1）      方法1：強制性地從系統中撤消一個或多個死鎖的進程以斷開循環等待鏈，並收回分配給終止進程的所有資源供剩下的進程使用。

（2）      方法2：使用一個有效的掛起和解除機構來掛起一些死鎖的進程，其實質是從被掛起的進程那裏搶佔資源以解除死鎖。

7.      分段式存儲管理、分頁式存儲管理，兩個的區別？

分段式存儲管理：分頁存儲管理是將一個進程的地址（邏輯地址空間）空間劃分紅若干個大小相等的區域，稱爲頁，相應地，將內存空間劃分紅與頁相同大小（爲了保證頁內偏移一致）的若干個物理塊，稱爲塊或頁框（頁架）。在爲進程分配內存時，將進程中的若干頁分別裝入多個不相鄰接的塊中。

分頁式存儲管理：在分段存儲管理方式中，做業的地址空間被劃分爲若干個段，每一個段是一組完整的邏輯信息，若有主程序段、子程序段、數據段及堆棧段等，每一個段都有本身的名字，都是從零開始編址的一段連續的地址空間，各段長度是不等的。

二者的區別：

1.頁是信息的物理單位，分頁是爲了實現非連續的分配，以便解決內存的碎片問題，或者說分頁是爲了因爲系統管理的須要。

2.頁的大小固定是由系統肯定的，將邏輯地址劃分爲頁號和頁內地址是由機器硬件實現的。而段的長度是不固定的，決定與用戶的程序長度，一般由編譯程序進行編譯時根據信息的性質來劃分。

3.分頁式存儲管理的做業地址空間是一維的，分段式的存儲管理的做業管理地址空間是二維的。

8.      頁面置換算法有哪些？

（1）      最佳置換算法（Optimal）：即選擇那些永不使用的，或者是在最長時間內再也不被訪問的頁面置換出去。（它是一種理想化的算法，性能最好，但在實際上難於實現）。

（2）      先進先出置換算法FIFO：該算法老是淘汰最早進入內存的頁面，即選擇在內存中駐留時間最久的頁面予以淘汰。

（3）      最近最久未使用置換算法LRU（Least Recently Used）：該算法是選擇最近最久未使用的頁面予以淘汰，系統在每一個頁面設置一個訪問字段，用以記錄這個頁面自上次被訪問以來所經歷的時間T，當要淘汰一個頁面時，選擇T最大的頁面。

（4）      Clock置換算法：也叫最近未用算法NRU（Not RecentlyUsed）。該算法爲每一個頁面設置一位訪問位，將內存中的全部頁面都經過連接指針鏈成一個循環隊列。當某頁被訪問時，其訪問位置「1」。在選擇一頁淘汰時，就檢查其訪問位，若是是「0」，就選擇該頁換出；若爲「1」，則從新置爲「0」，暫不換出該頁，在循環隊列中檢查下一個頁面，直到訪問位爲「0」的頁面爲止。因爲該算法只有一位訪問位，只能用它表示該頁是否已經使用過，而置換時是將未使用過的頁面換出去，因此把該算法稱爲最近未用算法。

（5）      最少使用置換算法LFU：該算法選擇最近時期使用最少的頁面做爲淘汰頁。