操作系统知识总结与常见面试题（持续更新）

操作系统常见面试题

参考来源：
知乎@Joe.Zhao
CSDN@易阳
CSDN@JXH_123

1. 什么是进程？

（比较典型的定义）
（1）进程是程序的一次执行
（2）进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时发生的活动
（3）进程是具有独立功能的程序在一个数据集合上运行的过程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。

2. 进程之间的状态和状态转换有哪些？

• 就绪：进程已处于准备好运行的状态，即进程已分配到除CPU外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行
• 执行：进程已经获得CPU，程序正在执行状态
• 阻塞：正在执行的进程由于发生某事件（如I/O请求、申请缓冲区失败等）暂时无法继续执行的状态

3. 进程同步与互斥之间的区别？

互斥：是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。

4. 进程之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。

5. 进程的调度？

1.调度种类

• 高级调度(High-Level Scheduling)
  又称为作业调度，它决定把后备作业调入内存运行

• 低级调度(Low-Level Scheduling)
  又称为进程调度，它决定把就绪队列的某进程获得CPU

• 中级调度(Intermediate-Level Scheduling)
  又称为在虚拟存储器中引入，在内、外存对换区进行进程对换

2.非抢占式调度与抢占式调度

• 非抢占式
  分派程序一旦把处理机分配给某进程后便让它一直运行下去，直到进程完成或发生进程调度进程调度某事件而阻塞时，才把处理机分配给另一个进程

• 抢占式
  操作系统将正在运行的进程强行暂停，由调度程序将CPU分配给其他就绪进程的调度方式

3.调度算法

• FIFO或First Come, First Served (FCFS)先来先服务

  调度的顺序就是任务到达就绪队列的顺序
  公平、简单(FIFO队列)、非抢占、不适合交互式
  未考虑任务特性，平均等待时间可以缩短

• Shortest Job First (SJF)最短的作业(CPU区间长度最小)最先调度

  • SJF可以保证最小的平均等待时间

  • Shortest Remaining Job First (SRJF)SJF的可抢占版本，比SJF更有优势

  • SJF(SRJF): 如何知道下一CPU区间大小？根据历史进行预测: 指数平均法 优先权调度

    每个任务关联一个优先权，调度优先权最高的任务
    注意：优先权太低的任务一直就绪，得不到运行，出现“饥饿”现象

• Round-Robin(RR)轮转调度算法

  设置一个时间片，按时间片来轮转调度（“轮叫”算法）
  优点: 定时有响应，等待时间较短；缺点: 上下文切换次数较多
  时间片太大，响应时间太长；吞吐量变小，周转时间变长；当时间片过长时，退化为FCFS

• 多级队列调度

  按照一定的规则建立多个进程队列
  不同的队列有固定的优先级（高优先级有抢占权）
  不同的队列可以给不同的时间片和采用不同的调度方法
  存在问题1：没法区分I/O bound和CPU bound
  存在问题2：也存在一定程度的“饥饿”现象

• 多级反馈队列

  在多级队列的基础上，任务可以在队列之间移动，更细致的区分任务
  可以根据“享用”CPU时间多少来移动队列，阻止“饥饿”
  最通用的调度算法，多数OS都使用该方法或其变形，如UNIX、Windows等

6. 什么是线程？

线程是进程的一个实体，是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如程序计数器，一组寄存器和栈），但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。一个线程可以创建和撤销另一个线程，同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。

7. 进程与线程之间的区别?

（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。

8.什么是大小端

9.分页分段和段页的区别

10.进程切换的开销

https://blog.csdn.net/L13763338360/article/details/104961469

最后

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