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"XRM复习.pdf" 操作系统是干什么的？操作系统是管理计算机硬件资源的系统软件，主要负责进程调度、内存管理、磁盘与文件系统管理、设备管理等功能。 进程与线程区别： ·进程：资源分配独立单位。每个进程都有自己的虚拟地址空间，不同进程间的地址空间是独立的。 ·线程：资源调度独立单位。线程共享进程的堆，全局区，常量区，代码段，有自己独立的线程栈。 多进程与多线程优缺点： ·数据共享和同步：多进程共享复杂，同步简单；多线程共享简单，同步复杂。 ·内存和CPU占用：多进程内存占用大，CPU利用率低；多线程内存占用少，CPU利用率高。 ·创建，销毁，切换：多进程复杂，速度慢；多线程简单，速度快。 ·编写，调试：多进程简单；多线程复杂。 ·可靠性：多进程间不会相互影响；多线程一个挂掉可能会导致整个进程挂掉。 ·分布式：多进程适用于多核，多机分布式；多线程适用于多核单机分布式。 线程池？线程池是系统启动时创建大量空闲线程，程序将一个任务交给线程池，线程池启动一条线程来执行任务，执行结束后，该线程不会死亡而是返回线程池中重新变为空闲状态。线程池的优点是避免大量线程创建和销毁带来的性能开销，避免大量线程间抢占导致阻塞。 进程间通信方式： ·管道（PIPE）：无名管道和命名管道两种。无名管道优点是简单方便，但只能在父子进程间通信，缓冲区有限。命名管道优点是允许无亲缘关系进程间通信，但长期存于系统中，使用不当易出错，缓冲区有限。 ·信号量（Semaphore）：是一个计数器，可以用来控制多个线程对共享资源的访问。优点是可以同步进程，但信号量有限。 ·信号（Signal）：用于通知接收进程某个事件已发生。 ·消息队列（Message Queue）：消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。优点是可实现任意进程间通信，并通过系统调用实现消息发送和接收之间同步，无需考虑同步问题，但信息的复制需要额外消耗CPU时间，不适宜信息量大或操作频繁的场合。 ·共享内存（Shared Memory）：映射一段能被其他进程访问的内存，由一个进程创建，多个进程可访问。优点是无需复制，速度快，信息量大，但通信是通过将共享内存缓冲区直接附加到进程虚拟地址空间中实现，因此存在读写操作同步问题。 ·套接字（Socket）：可用于不同计算机间进程通信。优点是传输数据为字节级，数据量小效率高，适用于服务端和客户端之间实时交互，可以加密，安全性强，但需对传输的数据进行解析。 怎么保证线程安全？使用Lock锁机制。 线程间同步方式： ·锁机制：互斥锁（mutex）、读写锁（rwlock）、自旋锁（spinlock）、条件变量（condition）、信号量机制（Semaphore）、信号机制（Signal）、屏障（barrier）。 协程？Coroutine，运行在线程之上，一个线程拥有多个协程，通过时分复用的方式执行，完全由程序控制。优点是没有线程切换的开销，减少内存占用，不需要多线程的锁机制，但协程中不能调用阻塞IO的操作，会导致整个线程阻塞，因此需要系统支持异步IO。 进程调度算法： ·先来先服务（FCFS）：非抢占式，按请求顺序调度，优点是有利于长作业，不利于短作业，短作业会长时间等待长作业执行完成。 ·短作业优先（SJF）：非抢占式，按估计运行时间最短的顺序调度，长作业可能会饿死。 ·最短剩余时间优先（SRTN）：短作业优先的抢占式版本，按剩余运行时间顺序调度。 ·时间片轮转：将所有就绪进程按FCFS的原则排成一个队列，每次调度时，把CPU时间片分配给队首进程，时间片用完时由计时器发出中断，将队首进程停止并送往队尾等待。算法效率和时间片大小有很大关系。 ·优先级调度：为每个进程分配一个优先级，按优先级调度，随着时间推移提高等待进程的优先级，防止饿死。 ·多级反馈队列：时间片轮转和优先级调度的结合版本，设置多个队列，每个队列时间片大小不同，进程在第一个队列没执行完，就会被移到下一个时间片更大的队列。时间片越大的队列优先级越低。 进程切换？当一个程序正在执行的过程中，中断（interrupt）或系统调用（system call）发生可以使得 CPU 的控制权会从当前进程转移到操作系统内核。操作系统内核负责保存进程 i 在 CPU 中的上下文（程序计数器，寄存器）到 PCBi （操作系统分配给进程的一个内存块）。