操作系统面试题大全总结

　　我们想要学习或者在操作系统领域工作的朋友们，有没有在面试时候遇到阻碍呀，面试题目有没有准备好呢，下面和小编一起看看!

　　操作系统面试总结

　　1. 处理死锁的四个方式。

　　1)忽略该问题。例如鸵鸟算法，该算法可以应用在极少发生死锁的的情况下。为什么叫鸵鸟算法呢，(鸵鸟策略)

　　2)检测死锁并且恢复。(检测与解除策略)

　　3)仔细地对资源进行动态分配，以避免死锁。(避免策略)

　　4)通过破除死锁四个必要条件之一，来防止死锁产生。(预防策略)

　　2. 预防死锁的方法、避免死锁的方法。

　　通过破除死锁四个必要条件之一，来预防死锁产生，有两种方法，一种是当其申请的资源得不到满足时，也必须放弃其原先占有的资源;另一种方法是只适用于申请资源的进程优先级比占有该资源的进程优先级高时，如果一个进程申请的资源被其它进程占用，而申请进程的优先级较高，那么它可以强迫占有资源的进程放弃。

　　仔细地对资源进行动态分配，以避免死锁。

　　3. 进程调度算法。(周转时间 = 程序结束时间 -- 开始服务时间、带权周转时间= 周转时间 / 要求服务时间)

　　先来先服务(First Come First Service，FCFS)调度算法按照进程进入就绪队列的先后顺序选择可以占用处理器的进程。这是一种不可抢占方式的调度算法，优点是实现简单，缺点是后来的进程等待CPU的时间较长。它现今主要用作辅助调度法;例如结合在优先级调度算法中使用，当有两个最高优先级的进程时，则谁先来，谁就先被调度。

　　短执行进程优先算法(Shortest Process First，SPF)就是从就绪队列中选择一个CPU执行时间预期最短的进程，将处理器分配给它。虽然较公平，但实现难度较大，因为要准确预定下一个进程的CPU执行周期是很困难的。

　　•最高优先级优先(Highest Priority First，HPF)调度算法的核心是确定进程的优先级。首先，系统或用户按某种原则为进程指定一个优先级来表示该进程所享有的调度优先权。确定优先级的方法较多，一般可分为两类，即静态法和动态法。静态法根据进程的静态特性，在进程开始执行之前就确定它们的优先级，一旦开始执行之后就不能改变。动态法则不然，它把进程的静态特性和动态特性结合起来确定进程的优先级，随着进程的执行过程，其优先级不断变化。

　　•进程的静态优先级确定最基本的方法是按照进程的类型给予不同的优先级。例如，在有些系统中，进程被划分为系统进程和用户进程。系统进程享有比用户进程高的优先级;对于用户进程来说，则可以分为：I/O繁忙的进程、CPU繁忙的进程、I/O与CPU均衡的进程和其他进程等。

　　•对系统进程，也可以根据其所要完成的功能划分为不同的类型。例如，调度进程、I/O进程、中断处理进程、存储管理进程等。这些进程还可进一步划分为不同类型并赋予不同的优先级。例如，在操作系统中，对于键盘中断的处理优先级和对于电源掉电中断的处理优先级是不相同的。

　　•基于静态优先级的调度算法实现简单，系统开销小，但由于静态优先级一旦确定之后，直到执行结束为止始终保持不变，从而系统效率较低，调度性能不高。现在的操作系统中，如果使用优先级调度的话，则大多采用动态优先级的调度策略。

　　•进程的动态优先级一般可以根据以下两个方面来确定：

　　• (1)根据进程占有CPU时间的长短来决定。一个进程占有处理机的时间愈长，则在被阻塞之后再次获得调度的优先级就越低。反之，其获得调度的可能性就会越大。

　　• (2)根据就绪进程等待CPU的时间长短来决定。一个就绪进程在就绪队列中等待的时间越长，则它获得调度选中的优先级就越高。

　　•由于动态优先级随时间的推移而变化，系统要经常计算各个进程的优先级，因此，系统要为此付出一定的开销。

　　•最高优先级优先调度算法用于多道批处理系统中较好，但它使得优先级较低的进程等待时间较长，这对于分时系统中要想获得较好的响应时间是不允许的，所以在分时系统中多采用时间片轮转法来进行进程调度。

　　时间片轮转(Round Robin，RR)法的基本思路是让每个进程在就绪队列中的等待时间与享受服务的时间成比例。在时间片轮转法中，需要将CPU的处理时间分成固定大小的时间片，例如，几十毫秒至几百毫秒。如果一个进程在被调度选中之后用完了系统规定的时间片，但又未完成要求的任务，则它自行释放自己所占有的CPU而排到就绪队列的末尾，等待下一次调度。同时，进程调度程序又去调度当前就绪队列中的第一个进程。

　　•显然，轮转法只能用来调度分配一些可以抢占的资源。这些可以抢占的资源可以随时被剥夺，而且可以将它们再分配给别的进程。CPU是可抢占资源的一种。但打印机等资源是不可抢占的。由于作业调度是对除了CPU之外的所有系统硬件资源的分配，其中包含有不可抢占资源，所以作业调度不使用轮转法。在轮转法中，时间片长度的选取非常重要。首先，时间片长度的选择会直接影响到系统的开销和响应时间。如果时间片长度过短，则调度程序抢占处理机的次数增多。这将使进程上下文切换次数也大大增加，从而加重系统开销。反过来，如果时间片长度选择过长，例如，一个时间片能保证就绪队列中所需执行时间最长的进程能执行完毕，则轮转法变成了先来先服务法。时间片长度的选择是根据系统对响应时间的要求和就绪队列中所允许最大的进程数来确定的。

　　• 在轮转法中，加入到就绪队列的进程有3种情况，一种是分给它的时间片用完，但进程还未完成，回到就绪队列的末尾等待下次调度去继续执行。另一种情况是分给该进程的时间片并未用完，只是因为请求I/O或由于进程的互斥与同步关系而被阻塞。当阻塞解除之后再回到就绪队列。第三种情况就是新创建进程进入就绪队列。如果对这些进程区别对待，给予不同的优先级和时间片，从直观上看，可以进一步改善系统服务质量和效率。例如，我们可把就绪队列按照进程到达就绪队列的类型和进程被阻塞时的阻塞原因分成不同的就绪队列，每个队列按FCFS原则排列，各队列之间的进程享有不同的优先级，但同一队列内优先级相同。这样，当一个进程在执行完它的时间片之后，或从睡眠中被唤醒以及被创建之后，将进入不同的就绪队列。

　　14. Windows内存管理的方式(块式、页式、段式、段页式).

　　内存管理是操作系统中的重要部分，两三句话恐怕谁也说不清楚吧～～我先说个大概，希望能够抛砖引玉吧 当程序运行时需要从内存中读出这段程序的代码。代码的位置必须在物理内存中才能被运行，由于现在的操作系统中有非常多的程序运行着，内存中不能够完全放下，所以引出了虚拟内存的概念。把哪些不常用的程序片断就放入虚拟内存，当需要用到它的时候在load入主存(物理内存)中。这个就是内存管理所要做的事。内存管理还有另外一件事需要做：计算程序片段在主存中的物理位置，以便CPU调度。 内存管理有块式管理，页式管理，段式和段页式管理。现在常用段页式管理。

　　块式管理：把主存分为一大块、一大块的，当所需的程序片断不在主存时就分配一块主存空间，把程序片断load入主存，就算所需的程序片度只有几个字节也只能把这一块分配给它。这样会造成很大的浪费，平均浪费了50%的内存空间，但是易于管理。

　　页式管理：把主存分为一页一页的，每一页的空间要比一块一块的空间小很多，显然这种方法的空间利用率要比块式管理高很多。

　　段式管理：把主存分为一段一段的，每一段的空间又要比一页一页的空间小很多，这种方法在空间利用率上又比页式管理高很多，但是也有另外一个缺点。一个程序片断可能会被分为几十段，这样很多时间就会被浪费在计算每一段的物理地址上(计算机最耗时间的大家都知道是I/O吧)。

　　段页式管理：结合了段式管理和页式管理的优点。把主存分为若干页，每一页又分为若干段。

　　二维逻辑地址：段号+段内地址

　　分页与分段的主要区别：

　　1)、段是信息的逻辑单位，它是根据用户的需要划分的，因此段对用户是可见的;页是信息的物理单位，是为了管理主存的方便而划分的，对用户是透明的。

　　2)、页的大小固定不变，由系统决定。段的大小是不固定的，它由其完成的功能决定。

　　3)、段式向用户提供的是二维地址空间，页式向用户提供的是一维地址空间，其页号和页内偏移是机器硬件的功能。

　　4)、由于段是信息的逻辑单位，因此便于存贮保护和信息的共享，页的保护和共享受到限制。

　　分页与分段存储管理系统虽然在很多地方相似，但从概念上讲，两者是完全不同的，它们之间的区别如下：

　　①页是信息的物理单位。分页的目的是实现离散分配，减少外部碎片，提高内存利用率。段是信息的逻辑单位。每一段在逻辑上是一组相对完整的信息集合。

　　②分页式存储管理的作业地址空间是一维的，而分段式存储管理的作业地址空间是二维的。

　　③页的大小固定且由系统确定，是等长的。而段的长度不定。

　　④分页的优点体现在内存空间的管理上，而分段的优点体现在地址空间的管理上。

　　15. 内存连续分配方式采用的几种算法及各自优劣。

　　1) 单一连续分配 是一种最简单的存储管理方式，其优点是软件处理简单，最大缺点是存储器不能充分利用。多用于单用户微机操作系统中。

　　2) 动态分区分配 是多道程序环境下各种存储管理方式中最简单的一种。它将内存划分成若干个分区，在每个分区中按照连续分配方式分配给一个作业。分区形式: a) 固定分区分配：指内存在处理作业前已被划分成若干个大小不等的分区，存储管理程序根据每个作业步的最大存储量分配一个足够大的分区给它。当找不到一个足够大的分区时，则通知作业调度挑选另一作业，这种方式分配和回收内存简单，但内存利用不充分，会产生“碎片”空间。b) 可变分区分配：指内存事先并未被分区，只有当作业进入内存时，才根据作业的大小建立分区。其特点是分区的个数和大小都是可变的，但需要建立分配区表和空白区表，且表的长度是不固定的。

　　3) 可重定位分区分配 为使各分区中的用户程序能移到内存的一端，使碎片集中于另一端成为一个大分区，在程序执行过程中，需对作业移动过程中的与地址有关项进行调整。这种分配方法的优点是清除碎片，更大程度地利用内存空间，但必须硬件的支持，且要花费时间。

　　16. 动态链接及静态链接.

　　静态链接库与动态链接库都是共享代码的方式，如果采用静态链接库，则无论你愿不愿意，lib 中的指令都全部被直接包含在最终生成的 EXE 文件中了。但是若使用 DLL，该 DLL 不必被包含在最终 EXE 文件中，EXE 文件执行时可以“动态”地引用和卸载这个与 EXE 独立的 DLL 文件。静态链接库和动态链接库的另外一个区别在于静态链接库中不能再包含其他的动态链接库或者静态库，而在动态链接库中还可以再包含其他的动态或静态链接 库

　　动态链接是指在生成可执行文件时不将所有程序用到的函数链接到一个文件，因为有许多函数在操作系统带的dll文件中，当程序运行时直接从操作系统中找。

　　而静态链接就是把所有用到的函数全部链接到exe文件中。

　　动态链接是只建立一个引用的接口，而真正的代码和数据存放在另外的可执行模块中，在运行时再装入;

　　而静态链接是把所有的代码和数据都复制到本模块中，运行时就不再需要库了。

　　17. 基本分页、请求分页储存管理方式。18. 基本分段、请求分段储存管理方式。

　　分页式存储管理的基本原理：采用分页存储器允许把一个作业存放到若干不相邻的分区中，既可免去移动信息的工作，又可尽量减少主存的碎片。分页式存储管理的基本原理如下：

　　1、 页框：物理地址分成大小相等的许多区，每个区称为一块;

　　2、址分成大小相等的区，区的大小与块的大小相等，每个称一个页面。

　　3、 逻辑地址形式：与此对应，分页存储器的逻辑地址由两部分组成，页号和单元号。逻辑地址格式为

　　页号 单元号(页内地址)

　　采用分页式存储管理时，逻辑地址是连续的。所以，用户在编制程序时仍只须使用顺序的地址，而不必考虑如何去分页。

　　4、页表和地址转换：如何保证程序正确执行呢?采用的办法是动态重定位技术，让程序的指令执行时作地址变换，由于程序段以页为单位，所以，我们给每个页设立一个重定位寄存器，这些重定位寄存器的集合便称页表。页表是操作系统为每个用户作业建立的，用来记录程序页面和主存对应页框的对照表，页表中的每一栏指明了程序中的一个页面和分得的页框的对应关系。绝对地址=块号*块长+单元号

　　以上从拓扑结构角度分析了对称式与非对称式虚拟存储方案的异同,实际从虚拟化存储的实现原理来讲也有两种方式;即数据块虚拟与虚拟文件系统.

　　数据块虚拟存储方案着重解决数据传输过程中的冲突和延时问题.在多交换机组成的大型Fabric结构的SAN中,由于多台主机通过多个交换机端口访问存储设备,延时和数据块冲突问题非常严重.数据块虚拟存储方案利用虚拟的多端口并行技术,为多台客户机提供了极高的带宽,最大限度上减少了延时与冲突的发生,在实际应用中,数据块虚拟存储方案以对称式拓扑结构为表现形式.

　　虚拟文件系统存储方案着重解决大规模网络中文件共享的安全机制问题.通过对不同的站点指定不同的访问权限,保证网络文件的安全.在实际应用中,虚拟文件系统存储方案以非对称式拓扑结构为表现形式.

　　虚拟存储技术,实际上是虚拟存储技术的一个方面,特指以CPU时间和外存空间换取昂贵内存空间的操作系统中的资源转换技术

　　基本思想:程序,数据,堆栈的大小可以超过内存的大小,操作系统把程序当前使用的部分保留在内存,而把其他部分保存在磁盘上,并在需要时在内存和磁盘之间动态交换,虚拟存储器支持多道程序设计技术

　　目的:提高内存利用率

　　管理方式

　　A 请求式分页存储管理

　　在进程开始运行之前,不是装入全部页面,而是装入一个或零个页面,之后根据进程运行的需要,动态装入其他页面;当内存空间已满,而又需要装入新的页面时,则根据某种算法淘汰某个页面,以便装入新的页面

　　B 请求式分段存储管理

　　为了能实现虚拟存储,段式逻辑地址空间中的程序段在运行时并不全部装入内存,而是如同请求式分页存储管理,首先调入一个或若干个程序段运行,在运行过程中调用到哪段时,就根据该段长度在内存分配一个连续的分区给它使用.若内存中没有足够大的空闲分区,则考虑进行段的紧凑或将某段或某些段淘汰出去,这种存储管理技术称为请求式分段存储管理

　　19. 分段分页方式的比较各自优缺点。

　　页和分段系统有许多相似之处，但在概念上两者完全不同，主要表现在：

　　1、页是信息的物理单位，分页是为实现离散分配方式，以消减内存的外零头，提高内存的利用率;或者说，分页仅仅是由于系统管理的需要，而不是用户的需要。

　　段是信息的逻辑单位，它含有一组其意义相对完整的信息。分段的目的是为了能更好的满足用户的需要。

　　2、页的大小固定且由系统确定，把逻辑地址划分为页号和页内地址两部分，是由机器硬件实现的，因而一个系统只能有一种大小的页面。

　　段的长度却不固定，决定于用户所编写的程序，通常由编辑程序在对源程序进行编辑时，根据信息的性质来划分。

　　3、分页的作业地址空间是维一的，即单一的线性空间，程序员只须利用一个记忆符，即可表示一地址。

　　分段的作业地址空间是二维的，程序员在标识一个地址时，既需给出段名，又需给出段内地址。

　　20. 几种页面置换算法，会算所需换页数。(LRU用程序如何实现?)

　　地址映射过程中，若在页面中发现所要访问的页面不再内存中，则产生缺页中断。当发生缺页中断时操作系统必须在内存选择一个页面将其移出内存，以便为即将调入的页面让出空间。而用来选择淘汰哪一页的规则叫做页面置换算法。常见的置换算法有：

　　1)最佳置换算法(OPT)(理想置换算法)

　　这是一种理想情况下的页面置换算法，但实际上是不可能实现的。该算法的基本思想是：发生缺页时，有些页面在内存中，其中有一页将很快被访问(也包含紧接着的下一条指令的那页)，而其他页面则可能要到10、100或者1000条指令后才会被访问，每个页面都可以用在该页面首次被访问前所要执行的指令数进行标记。最佳页面置换算法只是简单地规定：标记最大的页应该被置换。这个算法唯一的一个问题就是它无法实现。当缺页发生时，操作系统无法知道各个页面下一次是在什么时候被访问。虽然这个算法不可能实现，但是最佳页面置换算法可以用于对可实现算法的性能进行衡量比较。

　　2)先进先出置换算法(FIFO)

　　最简单的页面置换算法是先入先出(FIFO)法。这种算法的实质是，总是选择在主存中停留时间最长(即最老)的一页置换，即先进入内存的页，先退出内存。理由是：最早调入内存的页，其不再被使用的可能性比刚调入内存的可能性大。建立一个FIFO队列，收容所有在内存中的页。被置换页面总是在队列头上进行。当一个页面被放入内存时，就把它插在队尾上。

　　这种算法只是在按线性顺序访问地址空间时才是理想的，否则效率不高。因为那些常被访问的页，往往在主存中也停留得最久，结果它们因变“老”而不得不被置换出去。

　　FIFO的另一个缺点是，它有一种异常现象，即在增加存储块的情况下，反而使缺页中断率增加了。当然，导致这种异常现象的页面走向实际上是很少见的。

　　3)最近最久未使用(LRU)算法

　　FIFO算法和OPT算法之间的主要差别是，FIFO算法利用页面进入内存后的时间长短作为置换依据，而OPT算法的依据是将来使用页面的时间。如果以最近的过去作为不久将来的近似，那么就可以把过去最长一段时间里不曾被使用的页面置换掉。它的实质是，当需要置换一页时，选择在最近一段时间里最久没有使用过的页面予以置换。这种算法就称为最久未使用算法(Least Recently Used，LRU)。

　　LRU算法是与每个页面最后使用的时间有关的。当必须置换一个页面时，LRU算法选择过去一段时间里最久未被使用的页面。

　　LRU算法是经常采用的页面置换算法，并被认为是相当好的，但是存在如何实现它的问题。LRU算法需要实际硬件的支持。其问题是怎么确定最后使用时间的顺序，对此有两种可行的办法：

　　1.计数器。最简单的情况是使每个页表项对应一个使用时间字段，并给CPU增加一个逻辑时钟或计数器。每次存储访问，该时钟都加1。每当访问一个页面时，时钟寄存器的内容就被复制到相应页表项的使用时间字段中。这样我们就可以始终保留着每个页面最后访问的“时间”。在置换页面时，选择该时间值最小的页面。这样做，不仅要查页表，而且当页表改变时(因CPU调度)要维护这个页表中的时间，还要考虑到时钟值溢出的问题。

　　2.栈。用一个栈保留页号。每当访问一个页面时，就把它从栈中取出放在栈顶上。这样一来，栈顶总是放有目前使用最多的页，而栈底放着目前最少使用的页。由于要从栈的中间移走一项，所以要用具有头尾指针的双向链连起来。在最坏的情况下，移走一页并把它放在栈顶上需要改动6个指针。每次修改都要有开销，但需要置换哪个页面却可直接得到，用不着查找，因为尾指针指向栈底，其中有被置换页。

　　因实现LRU算法必须有大量硬件支持，还需要一定的软件开销。所以实际实现的都是一种简单有效的LRU近似算法。

　　一种LRU近似算法是最近未使用算法(Not Recently Used，NUR)。它在存储分块表的每一表项中增加一个引用位，操作系统定期地将它们置为0。当某一页被访问时，由硬件将该位置1。过一段时间后，通过检查这些位可以确定哪些页使用过，哪些页自上次置0后还未使用过。就可把该位是0的页淘汰出去，因为在最近一段时间里它未被访问过。

　　4)Clock置换算法(LRU算法的近似实现)

　　5)最少使用(LFU)置换算法

　　在采用最少使用置换算法时，应为在内存中的每个页面设置一个移位寄存器，用来记录该页面被访问的频率。该置换算法选择在最近时期使用最少的页面作为淘汰页。由于存储器具有较高的访问速度，例如100 ns，在1 ms时间内可能对某页面连续访问成千上万次，因此，通常不能直接利用计数器来记录某页被访问的次数，而是采用移位寄存器方式。每次访问某页时，便将该移位寄存器的最高位置1，再每隔一定时间(例如100 ns)右移一次。这样，在最近一段时间使用最少的页面将是∑Ri最小的页。

　　LFU置换算法的页面访问图与LRU置换算法的访问图完全相同;或者说，利用这样一套硬件既可实现LRU算法，又可实现LFU算法。应该指出，LFU算法并不能真正反映出页面的使用情况，因为在每一时间间隔内，只是用寄存器的一位来记录页的使用情况，因此，访问一次和访问10 000次是等效的。

　　21. 虚拟内存的定义及实现方式。

　　虚拟内存，它的作用与物理内存基本相似，但它是作为物理内存的“后备力量”而存在的，也就是说，只有在物理内存已经不够使用的时候，它才会发挥作用。

　　改变页面文件位置的方法是：用鼠标右键点击“我的电脑”，选择“属性→高级→性能设置→高级→更改虚拟内存”，在驱动器栏里选择想要改变到的位置

　　22. 操作系统的四个特性。

　　并发性(concurrency)：指在计算机系统中存在着许多并发执行的活动。对计算机系统 而言，并发是指宏观上看系统内有多道程序同时运行，微观上看是串行运行。因为在 大多数计算机系统中一般只有一个CPU，在任意时刻只能有一道程序占用CPU。

　　共享性(sharing)：系统中各个并发活动要共享计算机系统中的各种软、硬件资源，因此操作系统必须解决在多道程序间合理地分配和使用资源问题。

　　虚拟性(virtual)：虚拟是操作系统中的重要特征，所谓虚拟是指把物理上的一台设备 变成逻辑上的多台设备。例如，在操作系统中采用了spooling技术，可以利用快速、 大容量可共享的磁盘作为中介，模拟多个非共享的低速的输入输出设备，这样的设备 称为虚拟设备。

　　异步性：在多道程序环境下允许多个进程并发执行，但只有进程在获得所需的资源后方能执行。在单处理机环境下，由于系统中只有一台处理机，因而每次只允许一个进程执行，其余进程只能等待。