操作系统常见面试题整理(一)

一.进程与线程
1、进程是什么?
    进程是具有一定独立功能的程序、它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位,重点在系统调度和单独的单位,也就是说进程是可以独立运行的一段程序。

2、线程又是什么?
    线程进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,他是比进程更小的能独立运行的基本单位,线程自己基本上不拥有系统资源。 在运行时,只是暂用一些计数器、寄存器和栈 。

3、进程与线程的关系
1)、一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程,但至少有一个线程(通常说的主线程)。
2)、资源分配给进程,同一进程的所有线程共享该进程的所有资源。
3)、线程在执行过程中,需要协作同步。不同进程的线程间要利用消息通信的办法实现同步。
4)、处理机分给线程,即真正在处理机上运行的是线程。
5)、线程是指进程内的一个执行单元,也是进程内的可调度实体。

4、从三个角度来剖析二者之间的区别
1)、调度:线程作为调度和分配的基本单位,进程作为拥有资源的基本单位。
2)、并发性:不仅进程之间可以并发执行,同一个进程的多个线程之间也可以并发执行。
3)、拥有资源:进程是拥有资源的一个独立单位,线程不拥有系统资源,但可以访问隶属于进程的资源。
4)、系统开销:创建或撤消进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O设备等,OS所付出的开销显著大于在创建或撤消线程时的开销;进程切换的开销也远大于线程切换的开销。

二、进程与线程的通信方式
1、进程的通信方式
(1) 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。
(2)有名管道 (named pipe) : 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。
(3)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。
(4) 消息队列( message queue ) : 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。
(5)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。
(6)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,如信号两,配合使用,来实现进程间的同步和通信。
(7)套接字( socket ) : 套解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。

2、线程的通信方式
(1)锁机制:包括互斥锁、条件变量、读写锁
*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。
*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。
*条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。
(2)信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量
(3)信号机制(Signal):类似进程间的信号处理
线程间的通信目的主要是用于线程同步,所以线程没有像进程通信中的用于数据交换的通信机制。

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