操作系統(tǒng)面試知識點(diǎn)

　　操作系統(tǒng)作為計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修課程，在面試的時(shí)候一定碰到過不少關(guān)于操作系統(tǒng)的問題，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了操作系統(tǒng)面試知識點(diǎn)，希望對大家有幫助。

　　操作系統(tǒng)面試知識點(diǎn)一

　　1.進(jìn)程和線程

　　線程是指進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元,也是進(jìn)程內(nèi)的可調(diào)度實(shí)體.

　　與進(jìn)程的區(qū)別:

　　(1)地址空間:進(jìn)程內(nèi)的一個(gè)執(zhí)行單元;進(jìn)程至少有一個(gè)線程;它們共享進(jìn)程的地址空間(也有少量自己的地址空間);而進(jìn)程有自己獨(dú)立的地址空間(多個(gè)進(jìn)程之間一般不會共享地址空間);

　　(2)資源擁有:進(jìn)程是資源擁有的單位,同一個(gè)進(jìn)程內(nèi)的線程共享進(jìn)程的資源

　　(3)線程是處理器調(diào)度和分派的基本單位.

　　(4)二者均可并發(fā)執(zhí)行.多線程程序的并發(fā)性高。

　　(5)進(jìn)程的切換代價(jià)遠(yuǎn)高于線程，同步和通信的實(shí)現(xiàn)也比線程復(fù)雜。

　　進(jìn)程有獨(dú)立的地址空間，一個(gè)進(jìn)程崩潰后，在保護(hù)模式下不會對其它進(jìn)程產(chǎn)生影響，而線程只是一個(gè)進(jìn)程中的不同執(zhí)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(dú)的地址空間，一個(gè)線程死掉就等于整個(gè)進(jìn)程死掉，所以多進(jìn)程的程序要比多線程的程序健壯，但在進(jìn)程切換時(shí)，耗費(fèi)資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時(shí)進(jìn)行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作，需要用多線程。

　　2.Unix和windows進(jìn)程間通信的主要方式

　　linux系統(tǒng)IPC：

　　管道( pipe )：管道是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動，而且只能在具有親緣關(guān)系的進(jìn)程間使用。進(jìn)程的親緣關(guān)系通常是指父子進(jìn)程關(guān)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(guān)系進(jìn)程間的通信。

　　信號量( semophore ) ： 信號量是一個(gè)計(jì)數(shù)器，可以用來控制多個(gè)進(jìn)程對共享資源的訪問。它常作為一種鎖機(jī)制，防止某進(jìn)程正在訪問共享資源時(shí)，其他進(jìn)程也訪問該資源。因此，主要作為進(jìn)程間以及同一進(jìn)程內(nèi)不同線程之間的同步手段。

　　消息隊(duì)列( message queue ) ： 消息隊(duì)列是由消息的鏈表，存放在內(nèi)核中并由消息隊(duì)列標(biāo)識符標(biāo)識。消息隊(duì)列克服了信號傳遞信息少、管道只能承載無格式字節(jié)流以及緩沖區(qū)大小受限等缺點(diǎn)。

　　信號 ( sinal )：信號是一種比較復(fù)雜的通信方式，用于通知接收進(jìn)程某個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生。

　　共享內(nèi)存( shared memory ) ：共享內(nèi)存就是映射一段能被其他進(jìn)程所訪問的內(nèi)存，這段共享內(nèi)存由一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建，但多個(gè)進(jìn)程都可以訪問。共享內(nèi)存是最快的 IPC 方式，它是針對其他進(jìn)程間通信方式運(yùn)行效率低而專門設(shè)計(jì)的。它往往與其他通信機(jī)制，如信號量，配合使用，來實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的同步和通信。

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

　　windows系統(tǒng)IPC：

　　剪貼板(Clipboard)：當(dāng)用戶在應(yīng)用程序中執(zhí)行剪切或復(fù)制操作時(shí)，應(yīng)用程序?qū)⑦x定的數(shù)據(jù)以一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或應(yīng)用程序定義的格式放在剪貼板中。

　　WM_COPYDATA消息：當(dāng)一個(gè)應(yīng)用向另一個(gè)應(yīng)用傳送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送方只需使用調(diào)用SendMessage函數(shù)， 接收方只需像處理其它消息那樣處理WM_COPYDATA消息，這樣收發(fā)雙方就實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享，它在底層實(shí)際上是通過文件映射來實(shí)現(xiàn)的。

　　文件映射(File Mapping )：使進(jìn)程把文件內(nèi)容當(dāng)作進(jìn)程地址區(qū)間一塊內(nèi)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(nèi)容。 允許多個(gè)進(jìn)程訪問同一文件映射對象，各個(gè)進(jìn)程在它自己的地址空間里接收內(nèi)存的指針，通過使用這些指針，不同進(jìn)程就可以讀寫文件的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了對文件中數(shù)據(jù)的共享。

　　共享內(nèi)存(Shared Memory)是文件映射的一種特殊情況進(jìn)程在創(chuàng)建文件映射對象時(shí)用0xFFFFFFFF來代替文件句柄(HANDLE)，就表示了對應(yīng)的文件映射對象是從操作系統(tǒng)頁面文件訪問內(nèi)存，其它進(jìn)程打開該文件映射對象就可以訪問該內(nèi)存塊。由于共享內(nèi)存是用 文件映射實(shí)現(xiàn)的， 所以它也有較好的安全性，也只能運(yùn)行于同一計(jì)算機(jī)上的進(jìn)程之間。

　　動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)：是使用共享內(nèi)存在應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一種進(jìn)程間通信形式。應(yīng)用程序可以使用DDE進(jìn)行一次性數(shù)據(jù)傳輸，也可以當(dāng)出現(xiàn)新數(shù)據(jù)時(shí)， 通過發(fā)送更新值在應(yīng)用程序間動態(tài)交換數(shù)據(jù)。DDE和剪貼板一樣既支持標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式(如文本、位圖等)，又可以支持自己定義的數(shù)據(jù)格式。但它們的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制卻不同，一個(gè)明顯區(qū)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(yīng)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(xù)發(fā)揮作用一般不必用戶進(jìn)一步干預(yù)。可以發(fā)生在單機(jī)或網(wǎng)絡(luò)中不同計(jì)算機(jī)的應(yīng)用程序之間。

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

　　管道( pipe )：同上linux系統(tǒng) & 命名管道

　　套接字(Sockets )：同上linux系統(tǒng)

　　3.死鎖

　　死鎖是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的進(jìn)程在執(zhí)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(jìn)下去。

　　產(chǎn)生死鎖的四個(gè)必要條件：

　　1.互斥條件：一段時(shí)間內(nèi)某資源只由一個(gè)進(jìn)程占有。

　　2.請求與保持條件：一個(gè)進(jìn)程因請求資源而阻塞時(shí)，對已獲得的資源保持不放。

　　3.不剝奪條件:進(jìn)程已獲得資源，在末使用完之前，不能強(qiáng)行剝奪。

　　4.循環(huán)等待條件:若干進(jìn)程之間形成一種頭尾相接的循環(huán)等待資源關(guān)系。

　　預(yù)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(yán)格，可能導(dǎo)致系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)吞吐量降低。

　　避免死鎖：施加的限制條件較弱，使系統(tǒng)一直處于安全狀態(tài)。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(jìn)程。

　　4.windows下什么線程優(yōu)先級最高

　　SetThreadPriority 設(shè)置指定線程的優(yōu)先級：

　　BOOL SetThreadPriority(HANDLE hThread, int nPriority);

　　參數(shù)說明：

　　hThread 要設(shè)置的線程句柄

　　nPriority 優(yōu)先級別參數(shù) 可設(shè)置為一下參數(shù)

　　THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL 比一般優(yōu)先級高一個(gè)等級

　　THREAD_PRIORITY_BELOW_NORMAL 比一般低一個(gè)等級

　　THREAD_PRIORITY_HIGHEST 比一般高2個(gè)等級(最高)

　　THREAD_PRIORITY_IDLE 空閑

　　THREAD_PRIORITY_LOWEST 比一般低2個(gè)等級(最低)

　　THREAD_PRIORITY_NORMAL 一般等級

　　THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL 實(shí)時(shí)

　　5.linux下fork函數(shù)

　　在fork()的調(diào)用處，創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，并將整個(gè)父進(jìn)程空間會原模原樣地復(fù)制到子進(jìn)程中，包括指令，變量值，程序調(diào)用棧，環(huán)境變量，緩沖區(qū)等。fork調(diào)用僅僅被調(diào)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(jìn)程中，fork返回新創(chuàng)建子進(jìn)程的進(jìn)程ID;

　　(2)在子進(jìn)程中，fork返回0;

　　(3)如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，fork返回一個(gè)負(fù)值;

　　在fork函數(shù)執(zhí)行完畢后，如果創(chuàng)建新進(jìn)程成功，則出現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程，一個(gè)是子進(jìn)程，一個(gè)是父進(jìn)程。在子進(jìn)程中，fork函數(shù)返回0，在父進(jìn)程中，fork返回新創(chuàng)建子進(jìn)程的進(jìn)程ID。我們可以通過fork返回的值來判斷當(dāng)前進(jìn)程是子進(jìn)程還是父進(jìn)程。

　　fork出錯(cuò)可能有兩種原因：

　　1)當(dāng)前的進(jìn)程數(shù)已經(jīng)達(dá)到了系統(tǒng)規(guī)定的上限，這時(shí)errno的值被設(shè)置為EAGAIN。

　　2)系統(tǒng)內(nèi)存不足，這時(shí)errno的值被設(shè)置為ENOMEM。

　　創(chuàng)建新進(jìn)程成功后，系統(tǒng)中出現(xiàn)兩個(gè)基本完全相同的進(jìn)程，這兩個(gè)進(jìn)程執(zhí)行沒有固定的先后順序，哪個(gè)進(jìn)程先執(zhí)行要看系統(tǒng)的進(jìn)程調(diào)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(tǒng)面試知識點(diǎn)二

　　6.程序什么時(shí)候使用多線程好，什么時(shí)候單線程效率高

　　1.耗時(shí)的操作使用線程，提高應(yīng)用程序響應(yīng)速度

　　2.并行操作時(shí)使用線程，如C/S架構(gòu)的服務(wù)器端并發(fā)線程響應(yīng)用戶的請求

　　3.多CPU系統(tǒng)中，使用線程提高CPU利用率

　　4.改善程序結(jié)構(gòu)。一個(gè)既長又復(fù)雜的進(jìn)程可以考慮分為多個(gè)線程，成為幾個(gè)獨(dú)立或半獨(dú)立的運(yùn)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(shù)、臨界段、內(nèi)核對象(事件對象、互斥對象、信號量)

　　8.進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

　　在操作系統(tǒng)中，進(jìn)程一般有三種基本狀態(tài)：運(yùn)行狀態(tài)，就緒狀態(tài)和等待狀態(tài)。

　　1)就緒——執(zhí)行：對就緒狀態(tài)的進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程調(diào)度程序按一種選定的策略從中選中一個(gè)就緒進(jìn)程，為之分配了處理機(jī)后，該進(jìn)程便由就緒狀態(tài)變?yōu)閳?zhí)行狀態(tài);

　　2)執(zhí)行——等待：正在執(zhí)行的進(jìn)程因發(fā)生某等待事件而無法執(zhí)行，如進(jìn)程提出輸入/輸出請求而變成等待外部設(shè)備傳輸信息的狀態(tài)，進(jìn)程申請資源(主存空間或外部設(shè)備)得不到滿足時(shí)變成等待資源狀態(tài)，進(jìn)程運(yùn)行中出現(xiàn)了故障(程序出錯(cuò)或主存儲器讀寫錯(cuò)等)變成等待干預(yù)狀態(tài)等等;

　　3)等待——就緒：處于等待狀態(tài)的進(jìn)程，在其等待的事件已經(jīng)發(fā)生，如輸入/輸出完成，資源得到滿足或錯(cuò)誤處理完畢時(shí)，處于等待狀態(tài)的進(jìn)程并不馬上轉(zhuǎn)入執(zhí)行狀態(tài)，而是先轉(zhuǎn)入就緒狀態(tài)，然后再由系統(tǒng)進(jìn)程調(diào)度程序在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候?qū)⒃撨M(jìn)程轉(zhuǎn)為執(zhí)行狀態(tài);

　　4)執(zhí)行——就緒：正在執(zhí)行的進(jìn)程，因時(shí)間片用完而被暫停執(zhí)行，或在采用搶先式優(yōu)先級調(diào)度算法的系統(tǒng)中,當(dāng)有更高優(yōu)先級的進(jìn)程要運(yùn)行而被迫讓出處理機(jī)時(shí)，該進(jìn)程便由執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫途w狀態(tài)。

　　9.內(nèi)存地址：虛擬地址-線性地址-物理地址的區(qū)別與聯(lián)系

　　x86平臺下的系統(tǒng)采用分段機(jī)制與分頁機(jī)制對地址進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中分段機(jī)制把一個(gè)虛擬地址轉(zhuǎn)換成線性地址;分頁機(jī)制把一個(gè)線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址。