計算機操作系統(tǒng)面試

　　計算機操作系統(tǒng)面試時經(jīng)常會有不熟悉的問題，下面由學(xué)習(xí)啦小編為大家整理了計算機操作系統(tǒng)面試的相關(guān)知識，希望對大家有幫助!

　　計算機操作系統(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、實時操作系統(tǒng)的特點各是什么?

　　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)時間長、但無交互能力。

　　分時操作系統(tǒng)：有多路性、獨立性、及時性和交互性。 有較好的人機交互的特性，并且可以實現(xiàn)共享主機

　　實時系統(tǒng)：有多路性、獨立性、及時性、交互性和可靠性。實際上是指操作系統(tǒng)工作時，其各種資源可以根據(jù)需要隨時進(jìn)行動態(tài)分配。由于各種資源可以進(jìn)行動態(tài)分配，因此，其處理事務(wù)的能力較強、速度較快。

　　總結(jié)：從可靠性：實時系統(tǒng)更強，從交互性：分時系統(tǒng)更強

　　計算機操作系統(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)行的時候，因為是共享資源，以及完成同一項任務(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)中有多個并發(fā)執(zhí)行的程序時，各個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，所以摸一個程序的運行環(huán)境會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：動態(tài)性，2：并發(fā)性，3：獨立性，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)度程序為之分配了處理機之后便開始執(zhí)行， 就緒 -> 執(zhí)行

　　正在執(zhí)行的進(jìn)程如果因為分配他的時間片已經(jīng)用完，而被剝奪處理劑， 執(zhí)行 -> 就緒

　　如果因為某種原因致使當(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：作為獨立運行基本單位的標(biāo)志

　　2：能實現(xiàn)間斷性運行方式

　　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)程是具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合上的一次運行活動，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的一個獨立單位。(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)程的一個實體，是CPU調(diào)度和分派的基本單位，它是比進(jìn)程更小的能獨立運行的基本單位。線程自己基本上不擁有系統(tǒng)資源,只擁有一點在運行中必不可少的資源(如程序計數(shù)器,一組寄存器和棧),但是它可與同屬一個進(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：一個線程可以創(chuàng)建和撤銷另一個線程;同一個進(jìn)程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行.相對進(jìn)程而言，線程是一個更加接近于執(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)，但擁有自己的棧空間，擁有獨立的執(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)程有獨立的地址空間，一個進(jìn)程崩潰后，在保護模式下不會對其它進(jìn)程產(chǎn)生影響，而線程只是一個進(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的地址空間，一個線程死掉就等于整個進(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，耗費資源較大，效率要差一些。但對于一些要求同時進(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：線程和進(jìn)程在使用上各有優(yōu)缺點：線程執(zhí)行開銷小，但不利于資源的管理和保護;而進(jìn)程正相反。同時，線程適合于在SMP機器上運行，而進(jìn)程則可以跨機器遷移。

　　進(jìn)程間的通信是如何實現(xiàn)的?

　　早期的屬于低級通信：原因：1：效率低，生產(chǎn)者每次只能向緩沖池投放一個信息 2：通信對用戶不透明，隱藏了通信的具體細(xì)節(jié)。現(xiàn)在發(fā)展為高級通信：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)程通信的實現(xiàn)細(xì)節(jié)?；蛘哒f，通信過程對用戶是透明的。

　　高級通信機制：

　　1：共享存儲器系統(tǒng)(存儲器中劃分的共享存儲區(qū))

　　實際操作中對應(yīng)的是“剪貼板”(剪貼板實際上是系統(tǒng)維護管理的一塊內(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 了消息傳遞機制

　　3：管道通信系統(tǒng)(連接讀寫進(jìn)程實現(xiàn)他們之間通信的共享文件(pipe文件，類似先進(jìn)先出的隊列，由一個進(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)程和一個子進(jìn)程之間傳輸數(shù)據(jù)。匿名管道只能實現(xiàn)本地機器上兩個進(jìn)程之間的通信，不能實現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的通信。命名管道不僅可以在本機上實現(xiàn)兩個進(jìn)程間的通信，還可以跨網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)進(jìn)程間的通信。

　　4：客戶機-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)，一次僅允許一個進(jìn)程進(jìn)入;

　　2：任何時候，處于臨界區(qū)內(nèi)的進(jìn)程不可多于一個。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)程要在有限時間內(nèi)退出，以便其它進(jìn)程能及時進(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)：是對多個相關(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。同步機制遵循的原則：

　　1：空閑讓進(jìn);

　　2：忙則等待(保證對臨界區(qū)的互斥訪問);

　　3：有限等待(有限代表有限的時間，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，應(yīng)該釋放處理機，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：計算機指令的集合，它以文件的形式存儲在磁盤上。程序是靜態(tài)實體(passive Entity)，在多道程序系統(tǒng)中，它是不能獨立運行的，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(程序不能申請系統(tǒng)資源，不能被系統(tǒng)調(diào)度，也不能作為獨立運行的單位，它不占用系統(tǒng)的運行資源)。

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

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

　　計算機操作系統(tǒng)面試三、處理機調(diào)度與死鎖

　　處理機調(diào)度的層次：

　　1：高級調(diào)度

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

　　2：低級調(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、分時和時實三中類型的OS中都存在，又稱為短作業(yè)調(diào)度。

　　3：中級調(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)中等待時間最長的作業(yè)

　　2：短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法(SJF)

　　實際情況短作業(yè)占有比例很大，為了使他們比長作業(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)先級越高，

　　缺點：是必須知道作業(yè)的運行時間，對長作業(yè)不利，人機無法實現(xiàn)交互，未完全考慮作業(yè)的緊迫程度

　　3：優(yōu)先級調(diào)度算法(PSA)

　　優(yōu)先級：對于先來先服務(wù)算法，作業(yè)的等待時間就是他的優(yōu)先級，等待時間越長優(yōu)先級越高，對于短作業(yè)優(yōu)先級作業(yè)的長短就是他的優(yōu)先級。在優(yōu)先級算法中，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)的等待時間而忽略作業(yè)的運行時間，SJF算法正好相反，高響應(yīng)比算法既考慮作業(yè)的等待時間有考慮作業(yè)的運行時間，

　　優(yōu)先權(quán) = (等待時間+要求服務(wù)時間)/要求服務(wù)時間

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

　　Rp = (等待時間+要求服務(wù)時間)/要求服務(wù)時間 = 響應(yīng)時間/要求服務(wù)時間

　　什么是死鎖，死鎖產(chǎn)生的4個條件

　　死鎖定義：

　　在兩個或多個并發(fā)進(jìn)程中，如果每個進(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，就是兩個或多個進(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 -- 一個資源一次只能被一個進(jìn)程使用

　　2：請求保持條件 -- 一個進(jìn)程因請求資源而阻塞時，對已經(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“請求和保持”條件：規(guī)定所有進(jìn)程在開始運行之前，都必須一次性的申請其在整個運行過程所需要的全部資源。

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

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

　　缺點：實現(xiàn)復(fù)雜，代價大，反復(fù)地申請和釋放資源，而使進(jìn)程的執(zhí)行無限的推遲、延長了進(jìn)程的周轉(zhuǎn)時間增加系統(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，并賦予不同的序號。所有進(jìn)程請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：1、序號必須相對穩(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