操作系统基础知识总结

Posted 2020-09-22

1. 进程和线程的区别

进程

进程，即正在运行的程序，程序从硬盘载入到内存就变成进程。进程是资源的拥有者，每个进程都拥有着自己的内存空间与多个线程。

线程

线程是指令的执行者，是计算机执行指令的基本单元，一个进程可以拥有多个线程。线程的引入主要有如下原因：

1. 响应：与进程相比，创建线程不涉及或较少涉及资源分配，因此速度较快
2. 资源共享：线程间可以共享资源，同一个进程内两个线程通信快
3. 经济：创建线程不涉及或较少涉及资源分配
4. 适合计算机的多处理器架构

线程既有共享的资源，也有自己私有的资源，JVM中线程持有的资源一般如下：

• PC（程序计数器）：线程私有
• 栈：线程私有
• 堆：线程共享
• 方法区：线程共享

在操作系统中，线程还会细分为用户空间的用户级线程与内核空间的内核级线程，两种线程之间还有多种关系模型，在此不再赘述。

 

2. 死锁的必要条件，怎么处理死锁

死锁有四大必要条件，缺一不可：

• 互斥：至少有一个资源同时只能被一个进程所拥有的
• 占有且等待：一个进程必须持有至少一个资源去等待其他的资源
• 非抢占时：资源不能被抢占，一个资源只有当进程执行完毕才会被释放
• 循环等待：多个进程循环等待其他进程释放资源

对付死锁我们大致可以从三个方面入手：

1. 死锁预防与避免：不允许程序死锁
2. 死锁检测与恢复：允许程序死锁，死锁后进行恢复工作
3. 忽略死锁：出现死锁直接不管（大多数操作系统的做法）

 

3. 内存管理方式：段存储，页存储，段页存储

段存储示意图如下：

用户程序通过逻辑内存的段号查找段表，获取段的物理内存初始地址与长度，然后操作系统即可在物理内存上读取相应的数据。

使用段存储会出现外部碎片。

 

页存储示意图如下：

操作系统先把内存空间切分成大小相等的块，用户程序根据自身的大小占用一定的帧。

用户程序通过逻辑内存的页号去页表查找对应的物理内存的块号（帧号），然后操作系统在物理内存上读取相应的数据。

使用页存储会出现内部碎片。

有些操作系统还会有TLB（页表缓存），把一些常用的页面放在TLB中方便快速查询，要是TLB中查询失败再去页表查询。

 

段页存储即先分段再分页的内存管理办法，其示意图如下：

 

4. 进程的几种状态

进程有以下几种状态：

• New（创建状态）：表示进程正在被创建
• Running（运行状态）：表示进程正在执行
• Waiting（等待状态）：表示进程正在等待事件的发生
• Ready（就绪状态）：表示进程已经准备好，等待分配CPU处理器
• Terminated（终止状态）；表示进程已经执行完毕，被终止