八股文——操作系统

八股文——操作系统

1、什么是操作系统

• 操作系统（简称 OS）是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机的基石
• 操作系统本质上是一个运行在计算机上的软件程序 ，用于管理计算机硬件和软件资源。
• 操作系统存在屏蔽了硬件层的复杂性。 操作系统就像是硬件使用的负责人，统 筹着各种相关事项。
• 操作系统的内核（Kernel）是操作系统的核心部分，它负责系统的内存管理，硬 件设备的管理，文件系统的管理以及应用程序的管理。 内核是连接应用程序和硬件 的桥梁，决定着系统的性能和稳定性。

2、什么是系统调用
首先在介绍系统调用之前，先说一下用户态和系统态。

• 用户态(user mode) : 用户态运行的进程可以直接读取用户程序的数据。

• 系统态(kernel mode):可以简单的理解系统态运行的进程或程序几乎可以访问计 算机的任何资源，不受限制。
  我们运行的程序基本都是运行在用户态，如果我们调用操作系统提供的系统态级别的子功能，就需要进行系统调用了。也就是说在我们运行的用户程序中，凡是与系统态级别的资源有关的操作（如文件管理、进程控制、内存管理等)，都必须通过系统调用方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。
  这些系统调用按功能大致可分为如下几类：

• 设备管理。完成设备的请求或释放，以及设备启动等功能。

• 文件管理。完成文件的读、写、创建及删除等功能。

• 进程控制。完成进程的创建、撤销、阻塞及唤醒等功能。

• 进程通信。完成进程之间的消息传递或信号传递等功能。

• 内存管理。完成内存的分配、回收以及获取作业占用内存区大小及地址等功能。

3、进程和线程的区别
从 JVM 的角度来说一下线程和进程之间的关系：

从上图可以看出：一个进程中可以有多个线程，多个线程共享进程的堆和方法区 (JDK1.8 之后的元空间)资源，但是每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈 和 本地方法栈。
总结： 线程是进程划分成的更小的运行单位,一个进程在其执行的过程中可以产生多个线 程。线程和进程最大的不同在于基本上各进程是独立的，而各线程则不一定，因为同一进程 中的线程极有可能会相互影响。线程执行开销小，但不利于资源的管理和保护；而进程正相 反。

4、进程有哪几种状态?
我们一般把进程大致分为 5 种状态，这一点和线程很像！

• 创建状态(new) ：进程正在被创建，尚未到就绪状态。
• 就绪状态(ready) ：进程已处于准备运行状态，即进程获得了除了处理器之外的 一切所需资源，一旦得到处理器资源(处理器分配的时间片)即可运行。
• 运行状态(running) ：进程正在处理器上上运行(单核 CPU 下任意时刻只有一个进程处于运行状态)。
• 阻塞状态(waiting) ：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或等待 IO 操作完成。即使处理器空闲，该进程也不能运行。
• 结束状态(terminated) ：进程正在从系统中消失。可能是进程正常结束或其他原因中断退出运行。

5、进程间的通信常见的的有哪几种方式呢?
大概有 7 种常见的进程间的通信方式。

• 管道/匿名管道(Pipes) ：用于具有亲缘关系的父子进程间或者兄弟进程之间的通信。存在于内存中。
• 有名管道(Names Pipes) : 匿名管道由于没有名字，只能用于亲缘关系的进程间通信。