计算机基础:操作系统


(一)请分别简单说一说进程和线程以及它们的区别。

  • 进程是具有一定功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源调度和分配的一个独立单位。
  • 线程是进程的实体,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。
  • 一个进程可以有多个线程,多个线程也可以并发执行

如果你对进程或者线程不太熟悉,建议阅读:进程与线程的一个简单解释

(二)线程同步的方式有哪些?

  • 互斥量:采用互斥对象机制,只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。因为互斥对象只有一个,所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问。
  • 信号量:它允许同一时刻多个线程访问同一资源,但是需要控制同一时刻访问此资源的最大线程数量。
  • 事件(信号):通过通知操作的方式来保持多线程同步,还可以方便的实现多线程优先级的比较操作。

如果你对线程同步的方式不太熟悉,建议阅读:线程同步的几种方式

(三)进程的通信方式有哪些?

主要分为:管道、系统IPC(包括消息队列、信号量、共享存储)、SOCKET

管道主要分为:普通管道PIPE 、流管道(s_pipe)、命名管道(name_pipe

  • 管道是一种半双工的通信方式,数据只能单项流动,并且只能在具有亲缘关系的进程间流动,进程的亲缘关系通常是父子进程
  • 命名管道也是半双工的通信方式,它允许无亲缘关系的进程间进行通信
  • 信号量是一个计数器,用来控制多个进程对资源的访问,它通常作为一种锁机制。
  • 消息队列是消息的链表,存放在内核中并由消息队列标识符标识。
  • 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。
  • 共享内存就是映射一段能被其它进程访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但是多个进程可以访问。

如果你对进程的通信方式不太熟悉,建议阅读: 进程间的几种通信方式

(四)什么是缓冲区溢出?有什么危害?其原因是什么?

缓冲区溢出是指当计算机向缓冲区填充数据时超出了缓冲区本身的容量,溢出的数据覆盖在合法数据上。

危害有以下两点:

  • 程序崩溃,导致拒绝额服务
  • 跳转并且执行一段恶意代码

造成缓冲区溢出的主要原因是程序中没有仔细检查用户输入。

如果你想深入了解缓冲区溢出,推荐阅读:缓冲区溢出攻击

(五)什么是死锁?死锁产生的条件?

在两个或者多个并发进程中,如果每个进程持有某种资源而又等待其它进程释放它或它们现在保持着的资源,在未改变这种状态之前都不能向前推进,称这一组进程产生了死锁。通俗的讲就是两个或多个进程无限期的阻塞、相互等待的一种状态。

死锁产生的四个条件(有一个条件不成立,则不会产生死锁)

  • 互斥条件:一个资源一次只能被一个进程使用
  • 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得资源保持不放
  • 不剥夺条件:进程获得的资源,在未完全使用完之前,不能强行剥夺
  • 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的环形等待资源关系

如果对死锁还不是太熟悉,建议阅读:死锁产生的原因和解锁的方法

(六)进程有哪几种状态?

  • 就绪状态:进程已获得除处理机以外的所需资源,等待分配处理机资源
  • 运行状态:占用处理机资源运行,处于此状态的进程数小于等于CPU数
  • 阻塞状态: 进程等待某种条件,在条件满足之前无法执行

如果你对进程的几种状态以及中间的装换不太了解,建议阅读:进程的三种状态及转换

(七)分页和分段有什么区别?

  • 段是信息的逻辑单位,它是根据用户的需要划分的,因此段对用户是可见的 ;页是信息的物理单位,是为了管理主存的方便而划分的,对用户是透明的。
  • 段的大小不固定,有它所完成的功能决定;页大大小固定,由系统决定
  • 段向用户提供二维地址空间;页向用户提供的是一维地址空间
  • 段是信息的逻辑单位,便于存储保护和信息的共享,页的保护和共享受到限制。

如果你对分页和分段还不太了解,建议阅读:分段和分页

(八) 操作系统中进程调度策略有哪几种?

FCFS(先来先服务),优先级,时间片轮转,多级反馈

如果你想深入的了解这几种调度策略,推荐阅读:几个常用的操作系统进程调度算法

(九)说一说进程同步有哪几种机制。

原子操作、信号量机制、自旋锁管程、会合、分布式系统

如果你想深入的了解这几种机制,推荐阅读: 进程同步的几种机制

(十)说一说死锁的处理基本策略和常用方法。

解决死锁的基本方法如下:

预防死锁、避免死锁、检测死锁、解除死锁

解决四多的常用策略如下:

鸵鸟策略、预防策略、避免策略、检测与解除死锁

如果你对死锁的处理策略不是太熟悉,推荐阅读:产生死锁的原因和必要条件+解决死锁的基本方法 

参考:操作系统面试题


1.产生死锁的原因:

(1)竞争系统资源 (2)进程的推进顺序不当

2.产生死锁的四个必要条件:

(1) 互斥条件:一个资源每次只能被一个进程使用。
(2) 请求与保持条件:一个进程因请求资源而阻塞时,对已获得的资源保持不放。
(3) 不剥夺条件:进程已获得的资源,在末使用完之前,不能强行剥夺。
(4) 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

3. 避免死锁

    上面1中列出了死锁的四个必要条件,我们只要想办法破其中的任意一个或多个条件,就可以避免死锁发生,一般有以下几种方法(FROM Sql Server 2005联机丛书):
(1).按同一顺序访问对象。(注:避免出现循环)
(2).避免事务中的用户交互。(注:减少持有资源的时间,较少锁竞争)
(3).保持事务简短并处于一个批处理中。(注:同(2),减少持有资源的时间)
(4).使用较低的隔离级别。(注:使用较低的隔离级别(例如已提交读)比使用较高的隔离级别(例如可序列化)持有共享锁的时间更短,减少锁竞争)
(5).使用基于行版本控制的隔离级别:2005中支持快照事务隔离和指定READ_COMMITTED隔离级别的事务使用行版本控制,可以将读与写操作之间发生的死锁几率降至最低:
SET ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON --事务可以指定 SNAPSHOT 事务隔离级别;
SET READ_COMMITTED_SNAPSHOT ON  --指定 READ_COMMITTED 隔离级别的事务将使用行版本控制而不是锁定。默认情况下(没有开启此选项,没有加with nolock提示),SELECT语句会对请求的资源加S锁(共享锁);而开启了此选项后,SELECT不会对请求的资源加S锁。
注意:设置 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 选项时,数据库中只允许存在执行 ALTER DATABASE 命令的连接。在 ALTER DATABASE 完成之前,数据库中决不能有其他打开的连接。数据库不必一定要处于单用户模式中。
(6).使用绑定连接。(注:绑定会话有利于在同一台服务器上的多个会话之间协调操作。绑定会话允许一个或多个会话共享相同的事务和锁(但每个回话保留其自己的事务隔离级别),并可以使用同一数据,而不会有锁冲突。可以从同一个应用程序内的多个会话中创建绑定会话,也可以从包含不同会话的多个应用程序中创建绑定会话。在一个会话中开启事务(begin tran)后,调用exec sp_getbindtoken @Token out;来取得Token,然后传入另一个会话并执行EXEC sp_bindsession @Token来进行绑定(最后的示例中演示了绑定连接)。

4.解决死锁的基本方法:

(1)预防死锁:

资源一次性分配:(破坏请求和保持条件)

可剥夺资源:即当某进程新的资源未满足时,释放已占有的资源(破坏不可剥夺条件)

资源有序分配法:系统给每类资源赋予一个编号,每一个进程按编号递增的顺序请求资源,释放则相反(破坏环路等待条件)

(2)避免死锁:

预防死锁的几种策略,会严重地损害系统性能。因此在避免死锁时,要施加较弱的限制,从而获得 较满意的系统性能。由于在避免死锁的策略中,允许进程动态地申请资源。因而,系统在进行资源分配之前预先计算资源分配的安全性。若此次分配不会导致系统进入不安全状态,则将资源分配给进程;否则,进程等待。其中最具有代表性的避免死锁算法是银行家算法。

(3)检测死锁

首先为每个进程和每个资源指定一个唯一的号码;

然后建立资源分配表和进程等待表

(4)解除死锁:

当发现有进程死锁后,便应立即把它从死锁状态中解脱出来,常采用的方法有:

剥夺资源:从其它进程剥夺足够数量的资源给死锁进程,以解除死锁状态;

撤消进程:可以直接撤消死锁进程或撤消代价最小的进程,直至有足够的资源可用,死锁状态.消除为止;所谓代价是指优先级、运行代价、进程的重要性和价值等。

  • 进程间的通信方式?

进程间通信的几种主要手段简介:

  1. 管道(Pipe)及有名管道(named pipe):管道可用于具有亲缘关系进程间的通信,有名管道克服了管道没有名字的限制,因此,除具有管道所具有的功能外,它还允许无亲缘关系进程间的通信;
  2. 信号(Signal):信号是比较复杂的通信方式,用于通知接受进程有某种事件发生,除了用于进程间通信外,进程还可以发送信号给进程本身;linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外,还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction(实际上,该函数是基于BSD的,BSD为了实现可靠信号机制,又能够统一对外接口,用sigaction函数重新实现了signal函数);
  3. 报文(Message)队列(消息队列):消息队列是消息的链接表,包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息,被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少,管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
  4. 共享内存:使得多个进程可以访问同一块内存空间,是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制,如信号量结合使用,来达到进程间的同步及互斥。
  5. 信号量(semaphore):主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。
  6. 套接口(Socket):更为一般的进程间通信机制,可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的,但现在一般可以移植到其它类Unix系统上:Linux和System V的变种都支持套接字。
原文地址:https://www.cnblogs.com/buwenyuwu/p/6472788.html