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操作系统

内核态与用户态

面试考点

进程和线程的区别

进程

进程是资源分配的基本单位。
进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态,所谓的创建进程和撤销进程,都是指对 PCB 的操作。

线程

线程是独立调度的基本单位。
一个进程中可以有多个线程,它们共享进程资源。
QQ 和浏览器是两个进程,浏览器进程里面有很多线程,例如 HTTP 请求线程、事件响应线程、渲染线程等等,线程的并发执行使得在浏览器中点击一个新链接从而发起 HTTP 请求时,浏览器还可以响应用户的其它事件。

区别

Ⅰ 拥有资源

进程是资源分配的基本单位,但是线程不拥有资源,线程可以访问隶属进程的资源。

Ⅱ 调度

线程是独立调度的基本单位,在同一进程中,线程的切换不会引起进程切换,从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时,会引起进程切换。

Ⅲ 系统开销

由于创建或撤销进程时,系统都要为之分配或回收资源,如内存空间、I/O 设备等,所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地,在进行进程切换时,涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置,而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容,开销很小。

Ⅳ 通信方面

线程间可以通过直接读写同一进程中的数据进行通信,但是进程通信需要借助 进程间通信

进程的状态

  • 就绪状态(ready):等待被调度
  • 运行状态(running)
  • 阻塞状态(waiting):等待资源

应该注意以下内容:

只有就绪态和运行态可以相互转换,其它的都是单向转换。就绪状态的进程通过调度算法从而获得 CPU 时间,转为运行状态;而运行状态的进程,在分配给它的 CPU 时间片用完之后就会转为就绪状态,等待下一次调度。

阻塞状态是缺少需要的资源从而由运行状态转换而来,但是该资源不包括 CPU 时间,缺少 CPU 时间会从运行态转换为就绪态。

孤儿进程和僵尸进程

孤儿进程

一个父进程退出,而它的一个或多个子进程还在运行,那么这些子进程将成为孤儿进程。

孤儿进程将被 init 进程(进程号为 1)所收养,并由 init 进程对它们完成状态收集工作。

由于孤儿进程会被 init 进程收养,所以孤儿进程不会对系统造成危害。

僵尸进程

一个子进程的进程描述符在子进程退出时不会释放,只有当父进程通过 wait() 或 waitpid() 获取了子进程信息后才会释放。如果子进程退出,而父进程并没有调用 wait() 或 waitpid(),那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中,这种进程称之为僵尸进程。

僵尸进程通过 ps 命令显示出来的状态为 Z(zombie)。

系统所能使用的进程号是有限的,如果产生大量僵尸进程,将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程。

要消灭系统中大量的僵尸进程,只需要将其父进程杀死,此时僵尸进程就会变成孤儿进程,从而被 init 进程所收养,这样 init 进程就会释放所有的僵尸进程所占有的资源,从而结束僵尸进程。

进程间的通信方式有哪些?

(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)命名管道 (named pipe) :命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。

随机读写和顺序读写的区别和优缺点?

随机和顺序读写,是存储器的两种输入输出方式。

随机读写占用空间多,但速度快,便于进行数据处理zhidao,而顺序读写速度慢,空间小,数据处理复杂

随机和顺序读写,是存储器的两种输入输出方式。

存储的数据在磁盘中占据空间,对于一个新磁盘,操作系统会将数据文件依次写入磁盘,当有些数据被删除时,就会空出该数据原来占有的存储空专间,时间长了,不断的写入、删除数据,就会产生很多零零散散的存储空间,就会造成一个较大的数据文件放在许多不连续的存贮空间上,读写些这部分数据时,就是随机读属写,磁头要不断的调整磁道的位置,以在不同位置上的读写数据,相对于连续空间上的顺序读写,要耗时很多。

在开机时、启动大型程序时,电脑要读取大量小文件,而这些文件也不是连续存放的,也属于随机读取的范围。