操作系統面試知識點

操作系統面試知識點

　　操作系統作為計算機專業的必修課程，在面試的時候一定碰到過不少關于操作系統的問題，下面由學習啦小編為大家整理了操作系統面試知識點，希望對大家有幫助。

　　操作系統面試知識點一

　　1.進程和線程

　　線程是指進程內的一個執行單元,也是進程內的可調度實體.

　　與進程的區別:

　　(1)地址空間:進程內的一個執行單元;進程至少有一個線程;它們共享進程的地址空間(也有少量自己的地址空間);而進程有自己獨立的地址空間(多個進程之間一般不會共享地址空間);

　　(2)資源擁有:進程是資源擁有的單位,同一個進程內的線程共享進程的資源

　　(3)線程是處理器調度和分派的基本單位.

　　(4)二者均可并發執行.多線程程序的并發性高。

　　(5)進程的切換代價遠高于線程，同步和通信的實現也比線程復雜。

　　進程有獨立的地址空間，一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其它進程產生影響，而線程只是一個進程中的不同執行路徑。線程有自己的堆棧和局部變量，但線程之間沒有單獨的地址空間，一個線程死掉就等于整個進程死掉，所以多進程的程序要比多線程的程序健壯，但在進程切換時，耗費資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進行并且又要共享某些變量的并發操作，需要用多線程。

　　2.Unix和windows進程間通信的主要方式

　　linux系統IPC：

　　管道( pipe )：管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單向流動，而且只能在具有親緣關系的進程間使用。進程的親緣關系通常是指父子進程關系。

　　命名管道 (named pipe) ： 命名管道也是半雙工的通信方式，但是它允許無親緣關系進程間的通信。

　　信號量( semophore ) ： 信號量是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機制，防止某進程正在訪問共享資源時，其他進程也訪問該資源。因此，主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。

　　消息隊列( message queue ) ： 消息隊列是由消息的鏈表，存放在內核中并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沖區大小受限等缺點。

　　信號 ( sinal )：信號是一種比較復雜的通信方式，用于通知接收進程某個事件已經發生。

　　共享內存( shared memory ) ：共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程創建，但多個進程都可以訪問。共享內存是最快的 IPC 方式，它是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的。它往往與其他通信機制，如信號量，配合使用，來實現進程間的同步和通信。

　　套接字( socket ) ： 套解口也是一種進程間通信機制，與其他通信機制不同的是，它可用于不同及其間的進程通信。

　　windows系統IPC：

　　剪貼板(Clipboard)：當用戶在應用程序中執行剪切或復制操作時，應用程序將選定的數據以一個或多個標準或應用程序定義的格式放在剪貼板中。

　　WM_COPYDATA消息：當一個應用向另一個應用傳送數據時，發送方只需使用調用SendMessage函數， 接收方只需像處理其它消息那樣處理WM_COPYDATA消息，這樣收發雙方就實現了數據共享，它在底層實際上是通過文件映射來實現的。

　　文件映射(File Mapping )：使進程把文件內容當作進程地址區間一塊內存那樣來對待。只需簡單的指針操作就可讀取和修改文件的內容。 允許多個進程訪問同一文件映射對象，各個進程在它自己的地址空間里接收內存的指針，通過使用這些指針，不同進程就可以讀寫文件的內容，實現了對文件中數據的共享。

　　共享內存(Shared Memory)是文件映射的一種特殊情況進程在創建文件映射對象時用0xFFFFFFFF來代替文件句柄(HANDLE)，就表示了對應的文件映射對象是從操作系統頁面文件訪問內存，其它進程打開該文件映射對象就可以訪問該內存塊。由于共享內存是用 文件映射實現的， 所以它也有較好的安全性，也只能運行于同一計算機上的進程之間。

　　動態數據交換(DDE)：是使用共享內存在應用程序之間進行數據交換的一種進程間通信形式。應用程序可以使用DDE進行一次性數據傳輸，也可以當出現新數據時， 通過發送更新值在應用程序間動態交換數據。DDE和剪貼板一樣既支持標準數據格式(如文本、位圖等)，又可以支持自己定義的數據格式。但它們的數據傳輸機制卻不同，一個明顯區別是剪貼板操作幾乎總是用作對用戶指定操作的一次性應答，如從菜單中選擇Paste命令。盡管DDE也可以由用戶啟動，但它繼續發揮作用一般不必用戶進一步干預。可以發生在單機或網絡中不同計算機的應用程序之間。

　　郵件槽(Mailslot)：提供進程間單向通信能力，任何進程都能建立郵件槽成為郵件槽服務器。其它進程稱為郵件槽客戶，可以通過郵件槽的名字給郵件槽服務器進程發送消息。進來的消息一直放在郵件槽中，直到服務器進程讀取它為止。一個進程既可以是郵件槽服務器也可以是郵件槽客戶，因此可建立多個 郵件槽實現進程間的雙向通信。

　　管道( pipe )：同上linux系統 & 命名管道

　　套接字(Sockets )：同上linux系統

　　3.死鎖

　　死鎖是指兩個或兩個以上的進程在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的僵局，若無外力作用，它們都將無法推進下去。

　　產生死鎖的四個必要條件：

　　1.互斥條件：一段時間內某資源只由一個進程占有。

　　2.請求與保持條件：一個進程因請求資源而阻塞時，對已獲得的資源保持不放。

　　3.不剝奪條件:進程已獲得資源，在末使用完之前，不能強行剝奪。

　　4.循環等待條件:若干進程之間形成一種頭尾相接的循環等待資源關系。

　　預防死鎖：需要打破必要條件的2，3，4中之一，由于施加的限制條件較嚴格，可能導致系統資源利用率和系統吞吐量降低。

　　避免死鎖：施加的限制條件較弱，使系統一直處于安全狀態。比如銀行家算法。

　　檢測死鎖：資源分配圖、死鎖定理。

　　解除死鎖：剝奪起源、撤銷進程。

　　4.windows下什么線程優先級最高

　　SetThreadPriority 設置指定線程的優先級：

　　BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread, int nPriority);

　　參數說明：

　　hThread 要設置的線程句柄

　　nPriority 優先級別參數 可設置為一下參數

　　THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL 比一般優先級高一個等級

　　THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL 比一般低一個等級

　　THREAD_PRIORITY_HIGHEST 比一般高2個等級(最高)

　　THREAD_PRIORITY_IDLE 空閑

　　THREAD_PRIORITY_LOWEST 比一般低2個等級(最低)

　　THREAD_PRIORITY_NORMAL 一般等級

　　THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL 實時

　　5.linux下fork函數

　　在fork()的調用處，創建一個子進程，并將整個父進程空間會原模原樣地復制到子進程中，包括指令，變量值，程序調用棧，環境變量，緩沖區等。fork調用僅僅被調用一次，卻能夠返回兩次，它可能有三種不同的返回值：

　　(1)在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID;

　　(2)在子進程中，fork返回0;

　　(3)如果出現錯誤，fork返回一個負值;

　　在fork函數執行完畢后，如果創建新進程成功，則出現兩個進程，一個是子進程，一個是父進程。在子進程中，fork函數返回0，在父進程中，fork返回新創建子進程的進程ID。我們可以通過fork返回的值來判斷當前進程是子進程還是父進程。

　　fork出錯可能有兩種原因：

　　1)當前的進程數已經達到了系統規定的上限，這時errno的值被設置為EAGAIN。

　　2)系統內存不足，這時errno的值被設置為ENOMEM。

　　創建新進程成功后，系統中出現兩個基本完全相同的進程，這兩個進程執行沒有固定的先后順序，哪個進程先執行要看系統的進程調度策略。

　　1 #include

　　2 #include

　　3 int main()

　　4 {

　　5 int i=0;

　　6 for(i=0;i<3;i++) {

　　7 pid_t fpid = fork();

　　8 if(fpid==0)

　　9 printf("son\n");

　　10 else

　　11 printf("father\n");

　　12 }

　　13 return 0;

　　14 }

　　操作系統面試知識點二

　　6.程序什么時候使用多線程好，什么時候單線程效率高

　　1.耗時的操作使用線程，提高應用程序響應速度

　　2.并行操作時使用線程，如C/S架構的服務器端并發線程響應用戶的請求

　　3.多CPU系統中，使用線程提高CPU利用率

　　4.改善程序結構。一個既長又復雜的進程可以考慮分為多個線程，成為幾個獨立或半獨立的運行部分，這樣的程序會利于理解和修改。其他情況都使用單線程。

　　7.線程間通信

　　互鎖函數、臨界段、內核對象(事件對象、互斥對象、信號量)

　　8.進程狀態轉換

　　在操作系統中，進程一般有三種基本狀態：運行狀態，就緒狀態和等待狀態。

　　1)就緒——執行：對就緒狀態的進程，當進程調度程序按一種選定的策略從中選中一個就緒進程，為之分配了處理機后，該進程便由就緒狀態變為執行狀態;

　　2)執行——等待：正在執行的進程因發生某等待事件而無法執行，如進程提出輸入/輸出請求而變成等待外部設備傳輸信息的狀態，進程申請資源(主存空間或外部設備)得不到滿足時變成等待資源狀態，進程運行中出現了故障(程序出錯或主存儲器讀寫錯等)變成等待干預狀態等等;

　　3)等待——就緒：處于等待狀態的進程，在其等待的事件已經發生，如輸入/輸出完成，資源得到滿足或錯誤處理完畢時，處于等待狀態的進程并不馬上轉入執行狀態，而是先轉入就緒狀態，然后再由系統進程調度程序在適當的時候將該進程轉為執行狀態;

　　4)執行——就緒：正在執行的進程，因時間片用完而被暫停執行，或在采用搶先式優先級調度算法的系統中,當有更高優先級的進程要運行而被迫讓出處理機時，該進程便由執行狀態轉變為就緒狀態。

　　9.內存地址：虛擬地址-線性地址-物理地址的區別與聯系

　　x86平臺下的系統采用分段機制與分頁機制對地址進行轉換，其中分段機制把一個虛擬地址轉換成線性地址;分頁機制把一個線性地址轉換成物理地址。