操作系統常問面試題總結(持續更新)

Q1: 進程間的通信方式

1. 匿名管道

管道是通過調用 pipe 函數創建的，fd[0] 用於讀，fd[1] 用於寫

int pipe(int fd[2]);

存在形式:
無名管道：只存在於內存中的文件

使用限制:

• 只支持半雙工（單向交替傳輸）
• 只能在父子進程或兄弟進程中使用
  

2. 命名管道

解決了匿名管道的只能在父子進程中使用的限制。

存在形式:
命名管道：存在於實際的磁盤介質或者文件系統

#include <sys/stat.h>
int mkfifo(const char *path, mode_t mode);
int mkfifoat(int fd, const char *path, mode_t mode);

FIFO 常用於客戶-服務器應用程序中，FIFO 用作匯聚點，在客戶進程和服務器進程之間傳遞數據。

管道的實現機制:

管道是由內核管理的一個緩衝區，這個緩衝區被設計成爲環形的數據結構，以便管道可以被循環利用。當管道中沒有信息的話，從管道中讀取的進程會等待，直到另一端的進程放入信息。當管道被放滿信息的時候，嘗試放入信息的進程會等待，直到另一端的進程取出信息。

3. 消息隊列

消息隊列是消息的鏈表,具有特定的格式,存放在內存中並由消息隊列標識符標識。 進程控制塊（PCB）中有對應的字段會保存對應消息隊列的標識符.

存在形式:

消息隊列存放在內核中，只有在內核重啓(即，操作系統重啓)或者顯示地刪除一個消息隊列時，該消息隊列纔會被真正的刪除。

消息隊列的優點:

• 可以對消息隨機讀取，而不是像管道那樣只能FIFO
• 比起管道, 消息隊列能存儲的信息更多更豐富

4. 信號量

信號量可以理解成一個計數器，用於解決多個進程訪問共享資源時的同步問題。

5. 共享內存

使多個進程可以訪問同一塊內存空間，不同進程可以及時看到對方進程中對共享內存中數據的更新。 這種方式需要依靠某種同步操作，例如：互斥鎖和信號量等。

6. 套接字

此方法主要用於不在同一臺機器上的進程間的通信，例如客戶端的一個進程和服務端的一個進程進行通信。

---

Q2: 線程間的同步方式有哪些

1. 互斥量(mutex) (搶佔式同步)

就是上鎖，在java中主要就是 synchronized 和 各種Lock.

2. 信號量(Semphore) (非搶佔式同步)

允許多個線程訪問同一個資源，但需要控制同一時刻訪問此資源的最大線程數量

3. Java對管程的實現( wait / notify )

通過wait和notify來實現同步

---

Q3：死鎖產生的條件

1. 互斥

每一個資源只能分給一個進程.

2. 佔用和等待

已經得到了某個資源的進程可以再請求新的資源. 並且可以在持有一些資源的狀態下去等待暫時無法獲取的資源

3. 不可搶佔

已經分配給一個進程的資源，在這個進程沒有使用完或主動釋放之前，都不能被其他進程獲取.

4. 環路等待

---

Q4: 解決死鎖的策略：

1. 鴕鳥策略（解決策略就是不去解決）

因爲解決死鎖的代價會比較大，且死鎖發生的概率又比較小，並且死鎖也不會對用戶造成致命影響的話，那麼就忽略它好了…

2. 死鎖檢測與死鎖恢復

不試圖阻止死鎖，而是當檢測到死鎖發生的時候，採取一些措施進行一個恢復

檢測到死鎖後的恢復策略：

• 利用搶佔恢復
• 利用回滾恢復
• 通過殺死進程恢復

其實就是破壞死鎖的必要條件中的一個就行了…

3. 死鎖預防

在程序運行之前就預防發生死鎖，就是破壞死鎖產生的必要條件中的一個就行。

例如：

• 給資源統一編號，進程只能按編號順序來請求資源，破壞了環路等待；
• 分配資源時，一次性把所有資源都分配出去， 破壞了佔有並等待；

4. 死鎖避免

在程序運行時，避免發生死鎖。 使用銀行家算法，保證在資源分配後依然能讓系統處於安全狀態… 如果不安全的話就拒絕分配.

---