整理操作系统中常见的知识点，面试问题
1、进程和线程的区别和关系
- 从基本单位来看，进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，是对运行程序的封装；而线程则是CPU分配和调度的基本单位。
- 从切换开销来看，进程切换开销比线程切换大。由于不同进程之间资源独立（占有独立的内存块），因此进程切换需要页表切换以及页调度操作；而线程共享进程内资源，因此线程切换只需要切换上下文（寄存器和栈信息）即可。
- 线程是进程的子任务，一个进程可能有多个线程。
2、逻辑地址、线性地址、虚拟地址、物理地址的区别和关系
- 逻辑地址：计算机程序中某条指令的地址，也叫相对地址。一个逻辑地址由两部分组成：段标识符|段偏移量，所以逻辑地址实际上就是段内偏移。
- 线性地址：也叫虚拟地址，是逻辑地址转换为物理地址的中间层。跟逻辑地址的关系为——在分段部件中逻辑地址是段中的偏移地址，然后加上基地址就是线性地址。线性地址的组成为[页目录索引][页表索引][物理偏移]
- 物理地址：CPU地址总线上的地址。
具体的转换关系为逻辑地址——线性地址——物理地址
3、进程的状态有哪些
- 就绪态：等待分配资源
- 运行态：运行进程
- 阻塞态：等待某种条件
处于就绪态的进程，在分配到了处理机等资源后转入运行态；
处于运行态的进程，如果因为时间片已轮转完而被剥夺处理机，转入就绪态；
处于运行态的进程，如果因为某种原因受阻，转入阻塞态
4、进程和程序的区别和关系
程序是静态的代码，进程是动态的工作程序。程序和进程的关系等同于类与对象的关系。
5、进程间的通信方式
-
管道（pipe）及命名管道（named pipe）：管道可用于具有亲缘关系的父子进程间的通信，有名管道除了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；
-
信号（signal）：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；
-
消息队列：消息队列是消息的链接表，它克服了上两种通信方式中信号量有限的缺点，具有写权限得进程可以按照一定得规则向消息队列中添加新信息；对消息队列有读权限得进程则可以从消息队列中读取信息；
-
共享内存：可以说这是最有用的进程间通信方式。它使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等；
-
信号量：主要作为进程之间及同一种进程的不同线程之间得同步和互斥手段；
-
套接字：这是一种更为一般得进程间通信机制，它可用于网络中不同机器之间的进程间通信，应用非常广泛。
6、进程间同步
在多道程序环境下，进程是并发执行的，不同进程之间存在着不同的相互制约关系。
经典的进程同步问题：生产者-消费者问题；哲学家进餐问题；读者-写者问题
常见的进程同步解决方法：信号量Mutex和管程
7、死锁是什么？举例说明
- 通俗的阐述：多个进程互相阻塞，循环等待。
- 产生死锁通俗的原因是：对于共享互斥资源的争用导致进程互相阻塞。
- 举例：进程1占有资源1想要申请资源2，同时进程2占有资源2想要申请1，均为非抢占式，进程12不会主动释放资源12。
8、死锁产生的条件有哪些？
- 互斥：一个资源只能同时被一个进程占用
- 非抢占式：资源只能由进程本身释放，而不可被其他进程抢用
- 请求保持：一个进程在申请资源同时，该资源已被占用并保持不放
- 循环等待：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源的关系
9、解决死锁的方法
银行家算法：每次分配资源给进程之前，执行一次安全监测算法，查看按照此种分配方式整个系统是否处于安全状态
10、中断是什么
中断是指在程序运行过程中，遇到急需处理的事件时，暂时停止该程序，转而去执行相应的事件处理程序，执行完毕之后再返回继续执行之前的程序。
中断分为软中断和硬中断，软中断是软件实现的中断，也就是程序运行时其他程序对它的中断，如程序出错(非法指令、地址越界)；硬中断是硬件实现的中断，是程序运行时硬件设备对程序的中断，如通常的磁盘中断、打印机中断。
11、中断和异常的区别
- 中断是由CPU中某事件引起的，是外部原因。
- 异常是由正在执行的现行指令引起的，例如除0，是自身原因。
12、系统调用是什么，和中断的关系是什么
- 系统调用是指当程序需要操作系统所提供的服务，转入内核态去执行系统调用函数
- 中断辅助系统调用操作的完成：当需要执行系统调用时，发送一个软中断给系统，然后转而去执行中断处理程序，即执行系统调用
13、分段和分页的区别
- 分段是从用户角度，从逻辑上将程序的地址空间划分为若干段（segment），如代码段，数据段，堆栈段；不会产生内碎片（因为段大小可变），会产生外碎片（比如4k的段换5k的段，会产生1k的外碎片）
- 分页是从系统角度，将程序的逻辑地址划分为固定大小的页，提高内存的利用率。没有外碎片（因为页的大小固定），但会产生内碎片（一个页可能填充不满）。
14、进程调度策略有哪些？
先了解两个概念：
- 周转时间： 从开始申请执行任务，到执行任务完成
- 响应时间： 从开始申请执行任务到开始执行任务
先来先服务调度算法FCFS：按作业或者进程到达的先后顺序依次调度；（平均周转时间可能会很长 ）
短作业优先调度算法SJF：算法从就绪队列中选择估计时间最短的作业进行处理，直到得出结果或者无法继续执行（周转时间短，但是响应时间长 ）
高相应比算法HRN：响应比=(等待时间+要求服务时间)/要求服务时间；
时间片轮转调度RR：按到达的先后对进程放入队列中，然后给队首进程分配CPU时间片，时间片用完之后计时器发出中断，暂停当前进程并将其放到队列尾部，循环 ;（响应时间可以得到保证）
多级反馈队列调度算法：目前公认较好的调度算法；设置多个就绪队列并为每个队列设置不同的优先级，第一个队列优先级最高，其余依次递减。优先级越高的队列分配的时间片越短，进程到达之后按FCFS放入第一个队列，如果调度执行后没有完成，那么放到第二个队列尾部等待调度，如果第二次调度仍然没有完成，放入第三队列尾部…。只有当前一个队列为空的时候才会去调度下一个队列的进程。
15、页面调度算法
物理内存可能比较小，不能同时放很多进程进来。解决思路：把要运行的代码移到内存，暂时不用的代码移入磁盘，内存置换。
- 先进先出（FIFO）算法：总是最先淘汰最先进去的页面，该算法容易实现。缺点：通常程序调入内存的先后顺序和程序执行的先后顺序不一致，导致缺页率高。
- LRU（Least recently use）最近最少使用算法：根据使用时间到现在的长短来判断
- LFU（Least frequently use）最少使用次数算法：根据使用次数来判断
- OPT（Optimal replacement）最优置换算法：理论最优；就是要保证置换出去的是不再被使用的页，该算法无法实现，只能作为其他算法好坏的一个评价对比。
