全面&详细的面试指南：操作系统篇 (附答案)

面试考察点

• 跨进程通信方式（IPC）有哪些？其底层原理及其对应应用场景分别是什么？
• 进程与线程的定义、特点及其区别是什么？
• 死锁的必要条件是什么？该如何处理？
• 虚拟内存的定义及其特点。
• 虚拟地址、逻辑地址、线性地址、物理地址的区别。
• 段存储、页存储、段页存储的定义及其区别。

1. 跨进程通信方式（IPC）有哪些？

其底层原理及其对应应用场景分别是什么？

注：此处给出移动端 Android的跨进程通信方式

2. 进程与线程的定义、特点及其区别是什么？

2.1 进程

• 定义 是进程实体的运行过程 & 系统进行资源分配和调度的一个独立单位
• 作用 使多个程序可 并发执行，以提高系统的资源利用率和吞吐量
• 进程状态说明（前三个为基础状态）

注意 就绪、阻塞状态的区别：

1. 就绪状态：进程缺少的资源 = 处理机，只要获得处理机资源立即执行
2. 等待状态：指 进程缺少其他资源（除了处理机） / 等待某一事件

• 状态转换

2.2 线程

• 定义 一个基本的CPU执行单元 & 程序执行流的最小单元

1. 比进程更小的可独立运行的基本单位，可理解为：轻量级进程
2. 组成：线程ID + 程序计数器 + 寄存器集合 + 堆栈
3. 注：线程自己不拥有系统资源，与其他线程共享进程所拥有的全部资源。

• 作用 减少程序在并发执行时所付出的时空开销，提高操作系统的并发性能。
• 状态说明 拥有类似于进程的就绪、阻塞、运行3种基本状态，具体如下图：

2.3 二者区别

3. 死锁的必要条件是什么？该如何处理？

3.1 定义

运行过程中，多个进程因争夺资源而造成的一种互相等待的僵局

若无外力作用，这些进程都将无法向前推进

3.2 原因

1. 竞争资源：请求同一有限资源的进程数 > 可用资源数
2. 进程推进顺序非法：请求 & 释放资源顺序不合理，如资源等待链

3.3 死锁的必要条件

3.4 死锁的处理策略

3.5 其他说明：银行算法介绍

• 定义 最著名的死锁避免算法
• 算法介绍

1. 当进程首次申请资源时，要测试该进程对资源的最大需求量
2. 若系统现存的资源可满足它的最大需求量，则按当前的申请量分配资源；否则，推迟分配

4. 虚拟内存的定义及其特点。

5. 虚拟地址、逻辑地址、线性地址、物理地址的区别

6. 段存储、页存储、段页存储的定义及其区别。

6.1 页存储

• 简介

• 地址结构 分页存储管理的逻辑地址结构如下图所示：

• 页表
  1. 因数据存储在不同的页面中，而页面又离散的分布在内存中的不同中
  2. 为了便于在内存中找到进程的每个页面所对应的物理块，系统为每个进程建立一张页表，记录页面在内存中对应的物理块号，即 逻辑地址 & 实际存储地址之间的映射关系，以实现从页号到物理块号的映射

页表一般存放在内存中

6.2 段存储

• 定义

将用户程序地址空间分成若干个大小不等的段，每段可以定义一组相对完整的逻辑信息。存储分配时，以段为单位，段与段在内存中可以不相邻接，也实现了离散分配

• 特点
  1. 优：可编写 & 编译、可针对不同类型的段采用不同的保护、可按段为单位共享（含 通过动态链接进行代码共享）
  2. 缺：会产生碎片

6.3 段页存储

• 定义 段式管理 & 页式管理方案结合而成的方案

1. 作业的地址空间首先被分成若干个逻辑分段，每段都有自己的段号
2. 再将每段分成若干个大小相等的页

对于主存空间也分成大小相等的页，主存的分配以页为单位。

• 特点
  1. 优：具有段式管理 & 页式管理方案的优点
  2. 缺：由于管理软件的增加，复杂性和开销也就随之增加

至此，关于面试的操作系统篇讲解完毕。下面我会对面试内容继续进行讲解