計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面試

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面試時(shí)經(jīng)常會(huì)有不熟悉的問題，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面試的相關(guān)知識(shí)，希望對(duì)大家有幫助!

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面試一、操作系統(tǒng)引論

　　操作系統(tǒng)目標(biāo)

　　1：方面性，2：有效性，3：可擴(kuò)展性，4：開放性

　　操作系統(tǒng)基本特性

　　1：并發(fā)、2：共享、3：虛擬、4：異步

　　描述多道批處理、分時(shí)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的特點(diǎn)各是什么?

　　批處理操作系統(tǒng)：多道性、無序性、調(diào)度性，系統(tǒng)利用率高、吞吐量大、平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)、但無交互能力。

　　分時(shí)操作系統(tǒng)：有多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性和交互性。 有較好的人機(jī)交互的特性，并且可以實(shí)現(xiàn)共享主機(jī)

　　實(shí)時(shí)系統(tǒng)：有多路性、獨(dú)立性、及時(shí)性、交互性和可靠性。實(shí)際上是指操作系統(tǒng)工作時(shí)，其各種資源可以根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。由于各種資源可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，因此，其處理事務(wù)的能力較強(qiáng)、速度較快。

　　總結(jié)：從可靠性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)更強(qiáng)，從交互性：分時(shí)系統(tǒng)更強(qiáng)

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面試二、進(jìn)程的描述與控制

　　程序并發(fā)執(zhí)行的特征

　　1：間斷性：程序在并發(fā)執(zhí)行的時(shí)候，因?yàn)槭枪蚕碣Y源，以及完成同一項(xiàng)任務(wù)而相互合作，致使在這些并發(fā)執(zhí)行的程序之間形成了相互制約的關(guān)系，導(dǎo)致程序執(zhí)行呈現(xiàn)：執(zhí)行--暫停--執(zhí)行

　　2：失去封閉性：當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的程序時(shí)，各個(gè)資源是他們所共享的，這些資源的狀態(tài)也由這些程序所改變，所以摸一個(gè)程序的運(yùn)行環(huán)境會(huì)受到其他程序的影響。

　　3：不可再生性

　　進(jìn)程的特征與三種基本狀態(tài)

　　1、特征：

　　1：動(dòng)態(tài)性，2：并發(fā)性，3：獨(dú)立性，4：異步性。

　　2、狀態(tài)：

　　1：就緒狀態(tài)，2：執(zhí)行狀態(tài)，3：阻塞狀態(tài)

　　3、三種基本狀態(tài)轉(zhuǎn)換：

　　處于就緒狀態(tài)的進(jìn)程，在調(diào)度程序?yàn)橹峙淞颂幚頇C(jī)之后便開始執(zhí)行， 就緒 -> 執(zhí)行

　　正在執(zhí)行的進(jìn)程如果因?yàn)榉峙渌臅r(shí)間片已經(jīng)用完，而被剝奪處理劑， 執(zhí)行 -> 就緒

　　如果因?yàn)槟撤N原因致使當(dāng)前的進(jìn)程執(zhí)行受阻，使之不能執(zhí)行。 執(zhí)行 -> 阻塞

　　4、創(chuàng)建狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)圖

　　進(jìn)程控制塊PCB的作用

　　1：作為獨(dú)立運(yùn)行基本單位的標(biāo)志

　　2：能實(shí)現(xiàn)間斷性運(yùn)行方式

　　3：提供進(jìn)程通信管理所需要的信息

　　4：提供進(jìn)程調(diào)度所需要的信息

　　線程與進(jìn)程的區(qū)別聯(lián)系

　　1、定義：

　　進(jìn)程：進(jìn)程是具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。(包括程序段，相關(guān)數(shù)據(jù)段，和進(jìn)程控制塊PCB)

　　線程：線程是進(jìn)程的一個(gè)實(shí)體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進(jìn)程更小的能獨(dú)立運(yùn)行的基本單位。線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點(diǎn)在運(yùn)行中必不可少的資源(如程序計(jì)數(shù)器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個(gè)進(jìn)程的其他的線程共享進(jìn)程所擁有的全部資源.

　　2、關(guān)系：一個(gè)線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個(gè)線程;同一個(gè)進(jìn)程中的多個(gè)線程之間可以并發(fā)執(zhí)行.相對(duì)進(jìn)程而言，線程是一個(gè)更加接近于執(zhí)行體的概念，它可以與同進(jìn)程中的其他線程共享數(shù)據(jù)，但擁有自己的?？臻g，擁有獨(dú)立的執(zhí)行序列。

　　3、區(qū)別：主要差別在于它們是不同的操作系統(tǒng)資源管理方式。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(huì)對(duì)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(duì)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，只能用線程，不能用進(jìn)程。

　　4.優(yōu)缺點(diǎn)：線程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點(diǎn)：線程執(zhí)行開銷小，但不利于資源的管理和保護(hù);而進(jìn)程正相反。同時(shí)，線程適合于在SMP機(jī)器上運(yùn)行，而進(jìn)程則可以跨機(jī)器遷移。

　　進(jìn)程間的通信是如何實(shí)現(xiàn)的?

　　早期的屬于低級(jí)通信：原因：1：效率低，生產(chǎn)者每次只能向緩沖池投放一個(gè)信息 2：通信對(duì)用戶不透明，隱藏了通信的具體細(xì)節(jié)?，F(xiàn)在發(fā)展為高級(jí)通信：用戶可以利用操作系統(tǒng)所提供的一組通信命令傳送大量數(shù)據(jù)。操作系統(tǒng)隱藏了進(jìn)程通信的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)?；蛘哒f，通信過程對(duì)用戶是透明的。

　　高級(jí)通信機(jī)制：

　　1：共享存儲(chǔ)器系統(tǒng)(存儲(chǔ)器中劃分的共享存儲(chǔ)區(qū))

　　實(shí)際操作中對(duì)應(yīng)的是“剪貼板”(剪貼板實(shí)際上是系統(tǒng)維護(hù)管理的一塊內(nèi)存區(qū)域)的通信方式。

　　2：消息傳遞系統(tǒng)(進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換以消息(message)為單位)

　　當(dāng)今最流行的微內(nèi)核操作系統(tǒng)中，微內(nèi)核與服務(wù)器之間的通信，都采用 了消息傳遞機(jī)制

　　3：管道通信系統(tǒng)(連接讀寫進(jìn)程實(shí)現(xiàn)他們之間通信的共享文件(pipe文件，類似先進(jìn)先出的隊(duì)列，由一個(gè)進(jìn)程寫，另一進(jìn)程讀))

　　管道分為匿名管道、命名管道。匿名管道是未命名的、單向管道，通過父進(jìn)程和一個(gè)子進(jìn)程之間傳輸數(shù)據(jù)。匿名管道只能實(shí)現(xiàn)本地機(jī)器上兩個(gè)進(jìn)程之間的通信，不能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的通信。命名管道不僅可以在本機(jī)上實(shí)現(xiàn)兩個(gè)進(jìn)程間的通信，還可以跨網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的通信。

　　4：客戶機(jī)-服務(wù)器系統(tǒng)

　　包括：套接字(socket)，遠(yuǎn)程過程調(diào)用和遠(yuǎn)程方法調(diào)用

　　什么是臨界區(qū)?如何解決沖突?

　　每個(gè)進(jìn)程中訪問臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)，每次只準(zhǔn)許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)，進(jìn)入后不允許其他進(jìn)程進(jìn)入。

　　1：如果有若干進(jìn)程要求進(jìn)入空閑的臨界區(qū)，一次僅允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入;

　　2：任何時(shí)候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個(gè)。如已有進(jìn)程進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則其它所有試圖進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程必須等待;

　　3：進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程要在有限時(shí)間內(nèi)退出，以便其它進(jìn)程能及時(shí)進(jìn)入自己的臨界區(qū);

　　4：如果進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)，則應(yīng)讓出CPU，避免進(jìn)程出現(xiàn)“忙等”現(xiàn)象。

　　進(jìn)程同步原則

　　進(jìn)程同步的主要任務(wù)：是對(duì)多個(gè)相關(guān)進(jìn)程在執(zhí)行次序上進(jìn)行協(xié)調(diào)，以使并發(fā)執(zhí)行的諸進(jìn)程之間能有效地共享資源和相互合作，從而使程序的執(zhí)行具有可再現(xiàn)性。同步機(jī)制遵循的原則：

　　1：空閑讓進(jìn);

　　2：忙則等待(保證對(duì)臨界區(qū)的互斥訪問);

　　3：有限等待(有限代表有限的時(shí)間，避免死等);

　　4：讓權(quán)等待，(當(dāng)進(jìn)程不能進(jìn)入自己的臨界區(qū)時(shí)，應(yīng)該釋放處理機(jī)，以免陷入忙等狀態(tài))。

　　進(jìn)程同步

　　由于進(jìn)程同步產(chǎn)生了一系列經(jīng)典的同步問題“生產(chǎn)者-消費(fèi)者”問題，“哲學(xué)家進(jìn)餐”問題，“讀者-寫者”問題。

　　程序和進(jìn)程的區(qū)別

　　程序：計(jì)算機(jī)指令的集合，它以文件的形式存儲(chǔ)在磁盤上。程序是靜態(tài)實(shí)體(passive Entity)，在多道程序系統(tǒng)中，它是不能獨(dú)立運(yùn)行的，更不能與其他程序并發(fā)執(zhí)行。

　　使用系統(tǒng)資源情況：不使用(程序不能申請(qǐng)系統(tǒng)資源，不能被系統(tǒng)調(diào)度，也不能作為獨(dú)立運(yùn)行的單位，它不占用系統(tǒng)的運(yùn)行資源)。

　　進(jìn)程：進(jìn)程是進(jìn)程實(shí)體(包括：程序段、相關(guān)的數(shù)據(jù)段、進(jìn)程控制塊PCB)的運(yùn)行過程，是一個(gè)程序在其自身的地址空間中的一次執(zhí)行活動(dòng)。是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個(gè)獨(dú)立單位。

　　使用系統(tǒng)資源情況：使用(進(jìn)程是資源申請(qǐng)、調(diào)度和獨(dú)立運(yùn)行的單位，因此，它使用系統(tǒng)中的運(yùn)行資源)

　　計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)面試三、處理機(jī)調(diào)度與死鎖

　　處理機(jī)調(diào)度的層次：

　　1：高級(jí)調(diào)度

　　主要用于多道批處理系統(tǒng)中，又稱長(zhǎng)作業(yè)調(diào)度，調(diào)度隊(duì)像是作業(yè)，根據(jù)某種算法決定將后備隊(duì)列中的哪幾個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存。

　　2：低級(jí)調(diào)度

　　操作系統(tǒng)中最基本的一種調(diào)度方式(頻率最高)，在多道批處理、分時(shí)和時(shí)實(shí)三中類型的OS中都存在，又稱為短作業(yè)調(diào)度。

　　3：中級(jí)調(diào)度

　　又稱為內(nèi)存調(diào)度，目的是為了提高內(nèi)存的利用率和系統(tǒng)的吞吐率，

　　作業(yè)調(diào)度的算法：

　　1：先來先服務(wù)算法(FSFS)

　　最簡(jiǎn)單的調(diào)度算法，既可用于作業(yè)調(diào)度也可用于進(jìn)程調(diào)度，系統(tǒng)按照作業(yè)到達(dá)的先后順序進(jìn)行調(diào)度，或者是優(yōu)先考慮在系統(tǒng)中等待時(shí)間最長(zhǎng)的作業(yè)

　　2：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法(SJF)

　　實(shí)際情況短作業(yè)占有比例很大，為了使他們比長(zhǎng)作業(yè)優(yōu)先執(zhí)行，而產(chǎn)生了短作業(yè)優(yōu)先的調(diào)度算法 ，作業(yè)越短優(yōu)先級(jí)越高，

　　缺點(diǎn)：是必須知道作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，對(duì)長(zhǎng)作業(yè)不利，人機(jī)無法實(shí)現(xiàn)交互，未完全考慮作業(yè)的緊迫程度

　　3：優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法(PSA)

　　優(yōu)先級(jí)：對(duì)于先來先服務(wù)算法，作業(yè)的等待時(shí)間就是他的優(yōu)先級(jí)，等待時(shí)間越長(zhǎng)優(yōu)先級(jí)越高，對(duì)于短作業(yè)優(yōu)先級(jí)作業(yè)的長(zhǎng)短就是他的優(yōu)先級(jí)。在優(yōu)先級(jí)算法中，基于作業(yè)的緊迫程度。

　　4：高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度算法(HRRN)

　　在FSFS中只是考慮作業(yè)的等待時(shí)間而忽略作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，SJF算法正好相反，高響應(yīng)比算法既考慮作業(yè)的等待時(shí)間有考慮作業(yè)的運(yùn)行時(shí)間，

　　優(yōu)先權(quán) = (等待時(shí)間+要求服務(wù)時(shí)間)/要求服務(wù)時(shí)間

　　由于等待時(shí)間與服務(wù)時(shí)間之和就是作業(yè)的相應(yīng)時(shí)間，顧優(yōu)先級(jí)相當(dāng)于響應(yīng)比：Rp

　　Rp = (等待時(shí)間+要求服務(wù)時(shí)間)/要求服務(wù)時(shí)間 = 響應(yīng)時(shí)間/要求服務(wù)時(shí)間

　　什么是死鎖，死鎖產(chǎn)生的4個(gè)條件

　　死鎖定義：

　　在兩個(gè)或多個(gè)并發(fā)進(jìn)程中，如果每個(gè)進(jìn)程持有某種資源而又都等待別的進(jìn)程釋放它或它們現(xiàn)在保持著的資源，在未改變這種狀態(tài)之前都不能向前推進(jìn)，稱這一組進(jìn)程產(chǎn)生了死鎖。通俗地講，就是兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)程被無限期地阻塞、相互等待的一種狀態(tài)。

　　產(chǎn)生條件：

　　1：互斥條件 -- 一個(gè)資源一次只能被一個(gè)進(jìn)程使用

　　2：請(qǐng)求保持條件 -- 一個(gè)進(jìn)程因請(qǐng)求資源而阻塞時(shí)，對(duì)已經(jīng)獲得資源保持不放

　　3：不可搶占條件 -- 進(jìn)程已獲得的資源在未使用完之前不能強(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)等待資源的關(guān)系

　　預(yù)防避免死鎖的方法

　　1：破壞“請(qǐng)求和保持”條件：規(guī)定所有進(jìn)程在開始運(yùn)行之前，都必須一次性的申請(qǐng)其在整個(gè)運(yùn)行過程所需要的全部資源。

　　優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，安全。 缺點(diǎn)：資源嚴(yán)重浪費(fèi)，惡化了系統(tǒng)的利用率;

　　2：破壞“不剝奪”條件：進(jìn)程逐個(gè)的提出資源請(qǐng)求，當(dāng)一個(gè)已經(jīng)保持了某些資源的進(jìn)程，再提出新的資源請(qǐng)求而不能立即得到滿足時(shí)，必須釋放它已經(jīng)保持了的所有資源，待以后需要時(shí)再重新申請(qǐng)。

　　缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，代價(jià)大，反復(fù)地申請(qǐng)和釋放資源，而使進(jìn)程的執(zhí)行無限的推遲、延長(zhǎng)了進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時(shí)間增加系統(tǒng)開銷、降低系統(tǒng)吞吐量。

　　3：破壞“環(huán)路等待”條件：將所有的資源按類型進(jìn)行線性排隊(duì)，并賦予不同的序號(hào)。所有進(jìn)程請(qǐng)求資源必須按照資源遞增的次序提出，防止出現(xiàn)環(huán)路。

　　缺點(diǎn)：1、序號(hào)必須相對(duì)穩(wěn)定，限制了新設(shè)備類型的增加2、作業(yè)(進(jìn)程)使用資源順序和系統(tǒng)規(guī)定的順序不同而造成資源的浪費(fèi)3、限制了用戶編程

　　注意：由于互斥條件是非共享設(shè)備所必需的，不能改變