作業系統面試高頻考點

1、行程與執行緒的差異

• ##行程是資源分配的最小單位，執行緒是CPU調度的基本單位。
• 程式擁有獨立的位址空間，執行緒沒有獨立的位址空間，但擁有獨立的堆疊和局部變數。
• 在多進程和多執行緒中，多進程比多執行緒更健狀。由於行程擁有獨立的位址空間，所以一個行程異常結束時，不會影響到其它進程；執行緒沒有獨立的位址空間，當執行緒異常結束時，可能會影響到其它執行緒。
• 建立進程的開銷比建立執行緒的開銷大；進程上下文切換的開銷比執行緒上下文切換開銷大。

2、進程間通訊的方式有哪些

• #。管道
  ：（1）無名管道：用於具有親緣關係的進程間通信，以位元組流的形式。 （2）有名管道：打破了情緣關係的界限，使兩個不​​相干的進程用管道通信，以字節流的形式。
• 訊息佇列
  ：資料以區塊的方式傳輸，但要把資料從使用者空間往內核空間拷貝，開銷大。
• 共享記憶體：存在資源競爭的問題
• 訊號：非同步通訊
• 信號量：同步互斥
• #socket通訊：實作兩台電腦間的通信。

3、進程調度演算法

• 先來先服務調度演算法；依照入隊的先後順序一個行程一個行程的執行
• #最短作業優先排程演算法；優先選擇運行時間最短的行程執行
• 高響應比優先調度演算法；進程調度時，先計算響應比優先權，然後選則響應比優先級最高的進程運行
• 時間片輪換調度演算法；每個進程能運行的時間是一樣的，進程根據時間片輪流運行
• #最高優先權調度演算法
；選擇優先權最高的程序
• 多級回饋佇列調度演算法
；設定多層佇列，佇列優先權從高到底、時間片從小到大

4、孤兒進程是什麼

##（1）父程式先於子進程結束，此時子進程成為孤兒進程。 ###

（2）Linux系統規定：所有孤兒進程都成為一個特殊進程（進程1，也就是init進程）的子進程。

5、多執行緒同步機制有哪些

• #互斥量
• 讀寫鎖定
• 條件變數
• 訊號量
• ##自旋鎖定

#6、簡述進程記憶體分區

• 核心空間：存放作業系統程式碼與資料
• 堆疊區：存放局部變數、函數的參數值等，該區域由作業系統控制
• 動態庫/共享記憶體映射區：可執行程式運行依賴的動態庫載入在該區域；mmap映射的共享記憶體也在該區域
• 堆區：提供給程式設計師自行操作的記憶體區域，malloc/free和new/delete操作的就是這塊記憶體
• 可讀寫資料區：
  #

（1）.bss段：儲存未初始化的、初始化為0的全域變數和靜態變數。

（2）.data段：儲存初始化不為0的全域變數與靜態變數、const型常數。

• 只讀資料區：存放二進位程式碼、一些const修飾變數、字串常數等

7、記憶體碎片

• 如何產生記憶體碎片

程式設計師在程式中用malloc向虛擬內存的堆空間動態申請內存，用free釋放內存。如果程式存在大量的malloc/free操作且長時間運行，則虛擬記憶體的堆空間很容易產生記憶體碎片

• #什麼是記憶體碎片

#記憶體碎片是指堆空間剩餘很多離散的空閒內存，但不能滿足malloc的分配請求。記憶體碎片分為外部碎片和內部碎片。下圖描述了部分堆空間的記憶體分配情況，將堆空間以4位元組為單位劃分為許多分配區塊，白色區塊表示空閒內存，淺藍色和深藍色區塊表示已分配的記憶體。假設記憶體分配的最小單位是一個分配塊（4位元組）。

1. 外部碎片：由於堆空間中不存在連續4個分配區塊大小的空閒記憶體（白色區塊），但有許多離散的、小於4個分配區塊大小的空閒記憶體。所以當malloc(16)申請16位元組時會分配失敗，原因是沒有連續4個分配區塊的空閒內存，但有小於4個分配區塊的空閒內存，這些記憶體稱為外部碎片
2. 內部碎片：由於分配記憶體的最小單位是一個分配區塊(4位元組)，所以當malloc(5)申請5位元組時，堆空間分配兩個空閒區塊共8字節，但程式只需要5字節，剩餘的3位元組(深藍色)沒用到，這3位元組記憶體稱為內部碎片

8、堆疊和堆疊的差別？

• 分配方式不同

#堆疊：由系統自動分配

#堆疊：由程式設計師手動申請

• 申請大小不同

#堆疊：堆疊區的記憶體大小是固定的，只要申請的記憶體小於棧區剩餘的內存，就可以分配成功，否則棧會溢位。

堆：堆區的記憶體大小是由電腦的虛擬記憶體決定的，

9、互斥鎖與信號量的差異

（1）信號量用於執行緒同步，互斥鎖用於執行緒互斥。

（2）訊號量可以為非負整數，可以實現多個同類資源的多執行緒同步；互斥鎖只能為0/1，只能用於一個資源的互斥存取。

（3）信號量可以由一個執行緒釋放，另一個執行緒得到；互斥鎖的加鎖和解鎖必須由同一執行緒分別對應使用，並且多個執行緒使用多個互斥鎖必須注意統一順序，否則可能造成死鎖。

10、同步與非同步的區別

• #同步：A呼叫B，必須等B處理結束後返回，A才能繼續往下執行
• 非同步：A呼叫B，不用等B處理結束，A可以繼續往下執行，等B處理結束後透過回呼等方式通知A

#11、死鎖

什麼是死鎖？產生死鎖的原因是什麼？

（1）死鎖是指多個進程因競爭資源而造成的一種僵局（互相等待），若無外力作用，這些進程將無法向前推進。

（2）原因：①系統資源不足。 ②資源分配不當。 ③進程推進的順序不合適。

死鎖的四個必要條件是什麼？

（1）互斥條件：一個資源每次只能被一個行程使用，其他行程只能等待。

（2）請求與保持條件：進程已經獲得至少一個資源，但又提出了新的資源請求，而該資源已被其他進程佔有，此時該進程被阻塞，但對已獲得資源仍保持不放。

（3）不可剝奪條件：進程所獲得的資源不能被其他行程剝奪，只能被自己釋放。

（4）循環等待條件：若干進程形成首尾相接循環等待資源的關係。

注意：以上四個條件缺一不可。

死鎖的處理方法？

（1）預防死鎖：透過設定一些限制條件，去破壞產生死鎖的必要條件。

（2）避免死鎖：在資源分配過程中，使用某種方法避免系統進入不安全的狀態，從而避免發生死鎖。

（3）偵測並解除死鎖：允許死鎖的發生，但透過系統的偵測之後，採取一些措施，將死鎖清除掉。

怎麼預防死鎖？

（1）破壞「請求與保持條件」：

①靜態分配，即每個進程在開始執行時就申請它所需要的全部資源：

②動態分配，即每個進程在申請所需的資源時它本身不佔用系統資源。

（2）破壞「不可剝奪條件」：一個進程在阻塞等待期間，其占有的資源被隱式釋放後被其他進程使用，而阻塞等待的資源只有獲得所有需要的資源才能重新啟動。

（3）破壞「循環等待條件」：採用資源的有序分配，將所有資源進行編號，緊缺的資源採用 比較大的編號，一個行程只有獲得較小編號的資源才可以申請較大編號的資源

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