互联网面试知识点总结（二）- 操作系统篇

******************************* 进程调度 *****************************

一. 进程的状态

进程在其生命周期内，由于系统中个进程之间的相互制约关系以及系统的运行环境的变化，使的进程的状态也在不断地发生着变化。通常进程有以下五种状态。前三种是进程的基本状态

1. 运行状态：进程正在处理器上运行。在单处理器的环境下，每一时刻最多只有一个进程处于运行状态
2. 就绪状态：进程已处于准备运行的状态，即进程获得了除CPU之外的一切所需资源，一旦得到处理器即可运行。
3. 阻塞状态：又称为等待状态：进程正在等待某一事件而暂停运行，如等待某资源为可用（不包括处理器），或等待输入输出的完成，即使处理器空闲，该进程也不能运行
4. 创建状态：进程正在被创建，尚未转到就绪状态
5. 结束状态：进程正在从系统中消失，这可能是进程正常结束或其他原因中断退出运行

二. 进程和线程的区别

1. 进程是对运行时程序的封装，是系统进行资源调度和分配的基本单位，实现了操作系统的并发，线程是进程的子任务，是CPU调度和分派的基本单位，用于实现进程内的并发
2. 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，线程依赖进程而存在
3. 进程在执行过程中拥有独立的内存空间，而多个线程共享同一个内存空间（进程的内存空间）
4. 在系统开销上，进程创建、撤销和切换的开销远大于线程的开销

三. 线程共享哪些变量

******************************* 内存管理 *****************************

******************************* 文件系统 *****************************

****************************** Linux命令 ****************************

什么是操作系统

1. 操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石
2. 操作系统本质上是运行在计算机上的软件程序
3. 操作系统为用户提供一个与系统交互的操作界面
4. 操作系统分内核与外壳（我们可以把外壳理解成围绕着内核的应用程序，而内核可以理解为能直接操作硬件的程序）
   PS：内核负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统等等，决定着系统的性能和稳定性。是连接应用程序和硬件的桥梁。内核就是操作系统背后黑盒的核心

并发和并行

1. 并发（concurrency）：指宏观上看起来两个程序在同时运行，比如说在单核 cpu 上的多任务。但是从微观上看两个程序的指令是交织着运行的，你的指令之间穿插着我的指令，我的指令之间穿插着你的，在单个周期内只运行了一个指令。这种并发并不能提高计算机的性能，只能提高效率。
2. 并行（parallelism）：指严格物理意义上的同时运行，比如多核 cpu，两个程序分别运行在两个核上，两者之间互不影响，单个周期内每个程序都运行了自己的指令，也就是运行了两条指令。这样说来并行的确提高了计算机的效率。所以现在的 cpu 都是往多核方面发展。

用户态和内核态

用户态和内核态是操作系统的两种运行级别，两者最大的区别就是特权级不同。用户态拥有最低的特权级，内核态拥有较高的特权级。运行在用户态的程序不能直接访问操作系统内核数据结构和程序。内核态和用户态之间的转换方式主要包括：系统调用，异常和中断

系统调用

操作系统创建一个新进程的过程?

1. 为新进程分配唯一一个进程标识符，并申请一个空白的PCB。
2. 为进程分配资源，为新进程的程序和数据，以及用户占分配必要的空间。
3. 初始化PCB，主要包括初始化标识信息、初始化处理器状态信息和初始化处理器控制信息，以及设置进程的空闲及
4. 如果进程就绪队列能够接纳新进程，就将新进程插入到就绪队列，等待被调度运行

操作系统终止进程的过程?

1. 根据被终止进程的标示符，检索PCB，从中读出该进程的状态
2. 若被终止进程处于执行状态，立即终止该进程的执行，将处理器资源分配给其他进程
3. 若该进程还有子进程，则应将其所有子进程终止
4. 将该进程所拥有的资源、或归还给父进程或归还给操作系统
5. 将该PCB从所在队列（链表）中删除

为什么有了进程还要引入线程

1. 从资源上来讲，线程是一种非常"节俭"的多任务操作方式。在 linux 系统下，启动一个新的进程必须分配给它独立的地址空间，建立众多的数据表来维护它的代码段、堆栈段和数据段，这是一种"昂贵"的多任务工作方式
2. 从切换效率上来讲，运行于一个进程中的多个线程，它们之间使用相同的地址空间，而且线程间彼此切换所需时间也远远小于进程间切换所需要的时间。据统计，一个进程的开销大约是一个线程开销的 30 倍左右
3. 从通信机制上来讲，线程间方便的通信机制。对不同进程来说，它们具有独立的数据空间，要进行数据的传递只能通过进程间通信的方式进行，这种方式不仅费时，而且很不方便。线程则不然，由于同一进城下的线程之间贡献数据空间，所以一个线程的数据可以直接为其他线程所用，这不仅快捷，而且方便。

进程间通信方式

1. 消息队列
   消息队列独立于发送与接收数据，进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除，消息队列可以实现消息的随机查询，也可以按照消息类型读取
2. 信号量
   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，用于实现进程间的互斥和同步，而不是存储进程间的通信数据，若要进程间传递数据需要信号量结合共享内存
3. 信号
   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
4. 共享内存
   使得多个进程可以访问同一块内存，但需要依赖互斥锁和信号量
5. 套接字
   用于不同主机之间进程间的通信
6. 匿名管道
   匿名管道是半双工的，数据只能在一个方向上传输，只能用于具有亲缘关系的进程之间通信（父子进程或者兄弟进程）
7. 有名管道
   有名管道可以再无关的进程之间传递信息，FIFO有路径名与之相关联，它以一种特殊设备文件形式存在于文件系统中
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常用线程模型

1. Future 模型
   该模型通常在使用的时候需要结合 Callable 接口配合使用。Future 是把结果放在将来获取，当前主线程并