操作系统常见面试题总结

 1、进程与线程的区别
（1） 粒度性分析：线程的粒度小于进程；
（2） 调度性分析：进程是资源拥有的基本单位，线程是独立调度与独立运行的基本单位，出了寄存器，程序计数器等必要的资源外基本不拥有其他资源；
（3）系统开销分析：由于线程基本不拥有系统资源，所以在进行切换时，线程切换的开销远远小于进程。 

2、进程同步与互斥的区别
互斥指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。
同步是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。
简单地说：同步体现的是一种协作性，互斥体现的是一种排他性。

3、进程间的通信方式有哪些？
（1） 管道( pipe )-管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系；
（2）有名管道 (named pipe) -有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信；
（3）信号量( semophore ) -信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段；
（4） 消息队列( message queue )-消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点；
（5）信号 ( sinal )-信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生；（6）共享内存( shared memory )-共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信；

（7）套接字( socket )-套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。

4、作业（或进程）的调度算法有哪些？
（1）先来先服务（FCFS，First-Come-First-Served）-此算法的原则是按照作业到达后备作业队列（或进程进入就绪队列）的先后次序来选择作业（或进程）；
（2）短作业优先（SJF,Shortest Process Next）-这种调度算法主要用于作业调度，它从作业后备队列中挑选所需运行时间（估计值）最短的作业进入主存运行；
（3）时间片轮转调度算法（RR，Round-Robin）-当某个进程执行的时间片用完时，调度程序便停止该进程的执行，并将它送就绪队列的末尾，等待分配下一时间片再执行。然后把处理机分配给就绪队列中新的队首进程，同时也让它执行一个时间片。这样就可以保证就绪队列中的所有进程，在一给定的时间内，均能获得一时间片处理机执行时间；
（4）高响应比优先（HRRN，Highest Response Ratio Next）-按照高响应比（（已等待时间＋要求运行时间）/ 要求运行时间）优先的原则，在每次选择作业投入运行时，先计算此时后备作业队列中每个作业的响应比RP然后选择其值较大的作业投入运行；
（5）优先权(Priority)调度算法-按照进程的优先权大小来调度，使高优先权进程得到优先处理的调度策略称为优先权调度算法。此处注意，优先数越多，优先权越小；
（6）多级队列调度算法-多队列调度是根据作业的性质和类型的不同，将就绪队列再分为若干个子队列，所有的作业（或进程）按其性质排入相应的队列中，而不同的就绪队列采用不同的调度算法。

5、死锁产生的原因，死锁产生的必要条件是什么，如何预防死锁，如何避免死锁，死锁定理？
死锁产生的原因：

（1）竞争资源；

（2）进程推进顺序不当。
死锁产生的必要条件：
（1）互斥条件-一个资源一次只能被一个进程所使用，即是排它性使用；

（2）不剥夺条件-一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强占；
（3）请求与保持条件-进程已经保持了至少一个资源，但又提出了新的资源要求，而该资源又已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对已经获得的其它资源保持不放；
（4）环路等待条件-当每类资源只有一个时，在发生死锁时必然存在一个进程-资源的环形链。
预防死锁-破坏四个必要条件之一。
死锁的避免-银行家算法，该方法允许进程动态地申请资源，系统在进行资源分配之前，先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统从安全状态向不安全状态转换，便可将资源分配给进程；否则不分配资源，进程必须阻塞等待。从而避免发生死锁。
死锁定理-S为死锁状态的充分条件是：尚且仅当S状态的资源分配图是不可完全简化的，该充分条件称为死锁定理。
死锁的解除：
（1）方法1-强制性地从系统中撤消一个或多个死锁的进程以断开循环等待链，并收回分配给终止进程的全部资源供剩下的进程使用。
（2）方法2-使用一个有效的挂起和解除机构来挂起一些死锁的进程，其实质是从被挂起的进程那里抢占资源以解除死锁。

6、分段式存储管理、分页式存储管理，两个的区别？
分段式存储管理-分页存储管理是将一个进程的地址（逻辑地址空间）空间划分成若干个大小相等的区域，称为页，相应地，将内存空间划分成与页相同大小（为了保证页内偏移一致）的若干个物理块，称为块或页框（页架）。在为进程分配内存时，将进程中的若干页分别装入多个不相邻接的块中。
分页式存储管理-在分段存储管理方式中，作业的地址空间被划分为若干个段，每个段是一组完整的逻辑信息，如有主程序段、子程序段、数据段及堆栈段等，每个段都有自己的名字，都是从零开始编址的一段连续的地址空间，各段长度是不等的。
两者的区别：
1.页是信息的物理单位，分页是为了实现非连续的分配，以便解决内存的碎片问题，或者说分页是为了由于系统管理的需要；
2.页的大小固定是由系统确定的，将逻辑地址划分为页号和页内地址是由机器硬件实现的。而段的长度是不固定的，决定与用户的程序长度，通常由编译程序进行编译时根据信息的性质来划分；
3.分页式存储管理的作业地址空间是一维的，分段式的存储管理的作业管理地址空间是二维的。

7、页面置换算法有哪些？
（1）最佳置换算法（Optimal）-即选择那些永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面置换出去。(它是一种理想化的算法，性能最好，但在实际上难于实现）；
（2）先进先出置换算法FIFO-该算法总是淘汰最先进入内存的页面，即选择在内存中驻留时间最久的页面予以淘汰；
（3）最近最久未使用置换算法LRU（Least Recently Used）-该算法是选择最近最久未使用的页面予以淘汰，系统在每个页面设置一个访问字段，用以记录这个页面自上次被访问以来所经历的时间T，当要淘汰一个页面时，选择T较大的页面；
（4）Clock置换算法-也叫最近未用算法NRU（Not RecentlyUsed）。该算法为每个页面设置一位访问位，将内存中的所有页面都通过链接指针链成一个循环队列。当某页被访问时，其访问位置“1”。在选择一页淘汰时，就检查其访问位，如果是“0”，就选择该页换出；若为“1”，则重新置为“0”，暂不换出该页，在循环队列中检查下一个页面，直到访问位为“0”的页面为止。由于该算法只有一位访问位，只能用它表示该页是否已经使用过，而置换时是将未使用过的页面换出去，所以把该算法称为最近未用算法；

（5）最少使用置换算法LFU-该算法选择最近时期使用最少的页面作为淘汰页。