操作系统八股文面经总结（含答案）_操作系统面试八股文-优快云博客

1 简述什么是进程？

进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，进程本质上是运行中的程序是动态的，需要将进程运行的当前状态，所需资源等信息保存到进程控制块中，操作系统为了管理进程设计的数据结构叫进程控制块，里面存的字段可以分成进程标识符、处理机状态、进程调度信息、进程控制信息。

2 进程状态模型 —简述阻塞、非阻塞、同步、异步—简述为什么发送阻塞？

五状态模型：创建、就绪、终止、阻塞。运行

就绪状态：其他资源都准备好了，只差CPU资源的状态，只要在获得CPU使用权就可以随时被调度执行。

创建状态：创建进程是拥有PCB（进程控制块）但其他资源没有就绪为创建状态

先分配PCB（进程控制块）然后插入就绪队列。操作系统提供fork函数接口创建进程

终止状态：进程结束有系统清理或者归还PCB的状态为终止状态。

阻塞状态：进程因为某种原因（其他设备没有就绪包括磁盘、网卡等）无法继续执行而放弃cpu的使用权，把cpu资源让给其他进程。

进程从就绪状态进行进程调度，分配cpu资源，然后到运行状态，当时间片用完之后进入就绪状态，而在运行状态时因为某些资源没有就绪比如IO请求包括网络IO、磁盘IO、都可能从运行状态切换到阻塞状态，当IO请求完成了进程从阻塞状态切换就绪状态。

阻塞、非阻塞、同步、异步。

阻塞状态（同步）：阻塞的话典型的就是IO过程，从调用到返回会经历一段时间。因为比如外围设备包括磁盘。网卡等，在读写数据没有CPU快，所以通常读取数据的时候会经历一段时间，这段时间就是属于阻塞状态。在调用结果返回之前，当前进程会被挂起，只有得到结果才会返回。

同步：进程因为在这段时间并没有干其他事情，而是同步的等待数据返回

非阻塞状态（异步）：并没有一直等待数据的返回，而是其他的工作，等到比如IO完成了会通知已经完成，进程再去返回IO任务去读取数据。

异步：进程在IO之后没有进行同步等待，去干其他事情，并且等待IO这个过程准备好之后进行通知，进程接收到通知ready之后再切换回去读取数据。当一个异步的调用发出之后，调用并不会得到结果而是，被调用者通过状态或者通知，来通知进程获取结果。

总结：同步异步抢到消息通讯机制，阻塞非阻塞抢到进程在等待调用结果的状态。

3 PBC是什么？（进程控制块）

PCB是进程控制块。

PCB是进程的唯一标识，操作系统调度进程时就是根据每个进程PCB中的信息进行调度的，当决定执行某个进程后，会根据该进程PCB中保存的信息去恢复上次执行的现场，当分配到的CPU时间片用完后，需要将当前状态保存到PCB中，以便下次恢复。

PCB组织方式：通过链表的方式组织成一个个队列，拥有相同状态的进程组成一个队列。比如就绪进程就会组成就绪队列、因为某些事件而阻塞的进程组成阻塞队列。也可以将相同状态的PCB按照其他策略排成多个链表

PCB包含进程的属性和状态信息：

进程标识符（进程ID）
CPU状态信息（寄存器、PC）
进程调度信息（进程状态、进程优先级、进程已等待时间等）
进程控制信息（页表地址）

4 线程——介绍进程、线程、协程

线程：

线程是任务调度和执行的基本单位。CPU上真正运行的是线程，但线程本身几乎不拥有资源，线程自己只拥有一点运行时必不可少的资源，如PC、寄存器和栈，但线程可以和同一进程下的其他线程共享进程资源。

进程：

进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，

进程本质上是“运行中的程序”，单纯的程序只是保存在磁盘中的一段代码，是静态的，而进程是运行中的代码，是动态的，除了需要保存这段代码外，还需要将进程运行的当前状态，所需资源等信息保存到进程控制块中，操作系统为了管理进程设计的数据结构叫进程控制块，里面存的字段可以分成进程标识符、处理机状态（进程当前运行到什么时候什么状态的一些信息）、进程调度信息、进程控制信息。所以进程由3部分组成：程序段、数据段和进程控制块。

**协程：**比线程更加轻量级，协程不被操作系统内核所管理，完全是用户态的

5 进程与线程区别

一个进程包含多个线程，一个线程只能属于一个进程
创建和销毁线程的速度快，因为创建线程不需要单独分配资源了。
线程间切换的速度较快，只需要保存和恢复寄存器内容即可，而进程切换就需要保存当前CPU状态到PCB中，然后将下一个进程的状态进行恢复。
由于线程间共享进程的内存和文件，所以线程间通信不需要其他复杂的机制，也不需要涉及内核，既简便又快速
进程的健壮性更强，一个线程挂掉会导致整个进程挂掉，但一个进程挂掉不会导致其他进程挂掉。
进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，线程是任务调度和执行的基本单位。

6 进程和线程的切换流程

进程切换流程：进程之间的虚拟地址空间是不同的，所以要先切换页表，清空快表缓存。切换内核栈和硬件上下文

进程上下文：当一个进程在执行时,CPU的所有寄存器中的值、进程的状态以及堆栈中的内容被称为该进程的上下文

线程切换流程：线程之间共享进程的虚拟地址空间，所以线程切换不需要切换页表直接切换内核栈和硬件上下文即可

7 并发和并行的区别？

并发和并行在一个时间段内的表现都是多个进程得到了运行。

并发在任意一个时刻下，只有一个进程在运行；
并行在任意一个时刻下，有多个进程在同时运行。

8 进程调度策略

非抢占式：进程获得CPU资源后，一直运行直到进程结束或阻塞才释放CPU使用权。

优点：简单、上下文切换开销小
缺点：紧急任务不能马上执行、后到的短进程需要等待长进程完成，导致短进程周转时间变长

抢占式：操作系统可以在进程执行时剥夺CPU，分配给其他进程使用。典型的有：优先级原则、短进程优先原则、时间片原则

进程调度算法：

短作业优先：抢占式、难以准确预测进程执行时间
优先级调度 - 最常用：抢占式、分为静态优先级和动态优先级，动态优先级系统开销较大，静态优先级是在进程创建时就决定的
时间片轮转 - 分时系统：抢占式、为每个执行进程设置时间片，时间片用完则交出CPU
先进先出算法 - FIFO：非抢占式、容易造成短进程等待时间变长
最高响应比优先：非抢占式、对短进程有利，长进程由于等待时间变长会提高响应比，不至于让长进程饿死
前后台调度：前台执行分时程序，用时间片轮转调度；后台执行批处理程序，用FIFO调度。只有当前台没有程序时，CPU才交给后台使用。
多级反馈队列轮转算法：将就绪队列分成多个优先级不同的队列。刚创建和进程和因IO未用完时间片的进程排在最高优先级队列，2-3个时间片还未执行完的进程放入较低优先级队列，只有优先级更高的队列为空时才会调度当前队列。