操作系统面试题
# 1、线程,进程区别?
进程是资源(CPU、内存等)分配的基本单位,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,是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
线程是进程的一个实体,是独立运行和独立调度的基本单位(CPU上真正运行的是线程)。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。
总结就是:进程是分配资源的基本单位,线程是执行的基本单位。
# 3、页面置换算法
- FIFO先进先出算法:在操作系统中经常被用到,比如作业调度(主要实现简单,很容易想到);
- 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:理论的最优,理论;就是要保证置换出去的是不再被使用的页,或者是在实际内存中最晚使用的算法。
# 4、什么是死锁?死锁产生的条件?
死锁的概念:
多个线程竞争有限数量的资源,自己持有某种资源又等待其他资源释放,一直在保持这种状态,称为死锁。
简单的说,就是两个或多个进程无限期的阻塞、相互等待的一种状态。
死锁产生的四个必要条件:
- 互斥条件:一个资源每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,对已获得的资源保持不放。
- 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。
- 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

# 5、什么是缓冲区溢出?有什么危害?
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。
# 6、非对称加密算法 与 对称加密算法
非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(publickey)和私有密钥(privatekey)。公开密钥与私有密钥是一对,如果用公开密钥对数据进行加密,只有用对应的私有密钥才能解密;如果用私有密钥对数据进行加密,那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥,所以这种算法叫作非对称加密算法。 比如 RSA、DSA、ECC、DH
采用单钥密码的加密方法,同一个密钥可以同时用来加密和解密,这种加密方法称为对称加密,也称为单密钥加密。比如 DES、AES
# 7、分段和分页的区别
页是信息的物理单位,分页是为实现离散分配方式,以消减内存的外零头,提高内存的利用率。或者说,分页是出于系统管理的需要而不是用户需要。
段是信息的逻辑单位,它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了更好地满足用户的需要。
# 8、上下文切换
对于单核单线程CPU而言,在某一时刻只能执行一条CPU指令。
上下文切换(Context Switch)是一种将CPU资源从一个进程分配给另一个进程的机制。
从用户角度看,计算机能够并行运行多个进程,这恰恰是操作系统通过快速上下文切换造成的结果。在切换的过程中,操作系统需要先存储当前进程的状态(包括内存空间的指针、当前执行完的指令等等),再读入下一个进程的状态,然后执行此进程。
# 9、进程间的通信方式
定义: 线程通信是指多个线程之间以某种方式传递信息、数据或信号,以便协调它们的执行顺序和共享资源的访问。
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。
有名管道 (namedpipe) : 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。
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。
消息队列( messagequeue ) : 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。
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。
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,如信号量,配合使用,来实现进程间的同步和通信。
套接字(socket ) : 套接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。
# 10、线程同步和方式
概念:
线程同步是指 协调多个线程之间的执行,以确保它们按照期望的顺序和方式执行,避免数据竞争和不确定性的行为。在操作系统层面,线程同步是关于对共享资源的访问进行协调和管理的问题。
简单来说就是 线程同步是指多个线程之间为了保护共享资源或协调执行顺序而采取的一系列机制,确保它们在访问共享资源时不会发生冲突。
同步方式:
锁机制:
- 互斥锁;互斥锁提供了以排他方式防止数据结构被并发修改的方法。使用互斥量,来确保同一时刻只有一个线程访问某项共享资源。
- 条件变量;条件变量用于在线程之间发出信号,以指示某个特定的条件已满足,从而触发线程的等待或唤醒。
- 读写锁;读写锁允许多个线程同时读共享数据,而对写操作是互斥的。
信号量(Semaphore):信号量是一种计数器,用于控制对共享资源的访问。它可以用于实现对资源的限制,例如允许多少个线程同时访问。
线程同步与线程通信的联系:
- 线程通信和线程同步是紧密相关的,因为在线程通信的过程中,通常需要进行线程同步来保证对共享资源的安全访问。
- 在线程通信中,线程之间可能需要等待某个条件满足才能继续执行,这时就需要线程同步机制来协调等待和唤醒的操作。
- 常见的线程同步机制,如互斥锁、条件变量等,都是为了支持线程通信而设计的。
总的来说,线程通信强调的是信息传递和协调,而线程同步强调的是保护共享资源和避免竞态条件。在实际的多线程编程中,这两者通常是共同存在的,相互配合以确保程序的正确性和可靠性。