操作系统面试题及相关原理
操作系统面试题及相关原理
linux查看进程
1.查进程
ps 命令查找与进程相关的PID号：
ps a 显示现行终端机下的**所有程序**，包括其他用户的程序。
ps -A 显示**所有**程序。
ps c 列出程序时，显示每个程序真正的指令名称，而不包含路径，参数或常驻服务的标示。
最常用的方法是ps aux,然后再通过管道使用grep命令过滤查找特定的进程,然后再对特定的进程进行操作。
`ps aux | grep program_filter_word,ps -ef |grep tomcat
ps -ef|grep java
ps -ef|grep java|grep -v grep 显示出所有的java进程，去处掉当前的grep进程。
查看端口
netstat命令各个参数说明如下：
-t : 指明显示TCP端口
-u : 指明显示UDP端口
-l : 仅显示监听套接字(所谓套接字就是使应用程序能够读写与收发通讯协议(protocol)与资料的程序)
-p : 显示进程标识符和程序名称，每一个套接字/端口都属于一个程序。
-n : 不进行DNS轮询，显示IP(可以加速操作)
即可显示当前服务器上所有端口及进程服务，于grep结合可查看某个具体端口及服务情况··
netstat -ntlp //查看当前所有tcp端口·
netstat -ntulp |grep 80 //查看所有80端口使用情况·
netstat -an | grep 3306 //查看所有3306端口使用情况·
`netstat -lanp` 查看一台服务器上面哪些服务及端口
ps -ef |grep mysqld查看一个**服务有几个端口**。比如要查看mysqld
netstat -pnt |grep :3306 |wc 查看某一端口的**连接数量**,比如3306端口
netstat -anp |grep 3306 查看某一端口的连接客户端IP 比如3306端口
netstat -an 查看网络端口
lsof -i :port，使用lsof -i :port就能看见所指定端口运行的程序，同时还有当前连接。
nmap 端口扫描
netstat -nupl (UDP类型的端口)
netstat -ntpl (TCP类型的端口)
netstat -anp 显示系统端口使用情况
搜索文件中匹配符
命令：grep
格式：grep [option] pattern filenames
功能：逐行搜索所指定的文件或标准输入，并显示匹配模式的每一行。
选项：-i 匹配时忽略大小写
-v 找出模式失配的行
例如：% grep -i 'java*' ./test/run.sh
寻找文件
命令：find
格式：find pathname [option] expression
功能：在 所给的路经名下 寻找符合表达式相匹配的文件。
选项：-name 表示文件名
-user 用户名，选取该用户所属的文件
-size 按大小查找，以block为单位，一个block是512B
-mtime n 按最后一次修改时间查找，选取n天内被修改的文件
-perm 按权限查找
-type 按文件类型查找
-atime 按最后一次访问时间查找
例如：% find ./ -name '*abc*' -print
文件传输
命令：ftp (file transfer program)
格式：ftp hostname
功能：网络文件传输及远程操作。
线程进程区别
实现并发的方式有多种：比如多进程、多线程、IO多路复用。
一句话总结：进程关注资源分配，线程关注程序运行。
Why：因为CPU与其他PC资源速度不协调， 为了实现“同时执行”， 计算机需要进程来 保存和切换上下文。
可以类比于火车 和 车厢。
进程：关注的是内存资源的管理与分配
进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位，它是程序执行时的一个实例。
程序运行时系统就会创建一个进程，并为它分配资源，然后把该进程放入进程就绪队列，进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间，程序开始真正运行。
Linux系统函数fork()可以在父进程中创建一个子进程，但是成本昂贵
父进程：负责监控请求的到来，交由子进程处理
子进程：多个 处理多个请求
线程：关注的是系统的调度，cpu的使用
线程是程序执行时的最小单位，它是进程的一个执行流（也就是一系列的操作），是CPU调度和分派的基本单位，一个进程可以由很多个线程组成，线程间共享进程的所有资源，每个线程有自己的堆栈和局部变量。
线程由CPU独立调度执行，在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。同样多线程也可以实现并发操作，每个请求分配一个线程来处理。
线程和进程de区别和优劣呢？
原因：！！区别完全由地址空间造成，进程地址不同，线程用进程下的地址空间。
- 进程是资源分配的最小单位，线程是程序执行的最小单位。
- 进程有自己的独立地址空间，每启动一个进程，系统就会为它分配地址空间，建立数据表(所以说是资源分配最小单位）来维护代码段、堆栈段和数据段，这种操作非常昂贵。 而线程是共享进程中的数据的，使用相同的地址空间，因此CPU切换一个线程的花费远比进程要小很多（在一个相同地址空间切换自然轻松），同时创建一个线程的开销也比进程要小很多。
- 线程之间的通信更方便，切换更快，同一进程下的线程共享全局变量、静态变量等数据，而进程之间的通信需要以通信的方式（IPC)进行。
- 多进程程序更健壮。多线程程序只要有一个线程死掉，整个进程也死掉了，而一个进程死掉并不会对另外一个进程造成影响，因为进程有自己独立的地址空间。
五种进程通信（IPC，InterProcess Communication）的方式
管道（包括无名管道和命名管道）、消息队列、信号量、共享存储、Socket和Streams（这俩支持不同主机之间进程IPC）
一、管道（无名管道）
管道，通常指无名管道，是 UNIX 系统IPC最古老的形式。
1、特点：
- 半双工（数据只能在一个方向上流动），具有固定的读端和写端。
- 只能用于具有亲缘关系的进程之间的通信（也是父子进程或者兄弟进程之间）。因为子进程继承父继承的文件描述符，除了父子进程，其他进程不知道fd的值，所以通常调用pipe的进程接着调用fork，在父子之间通信。
- 可以看成是一种特殊的文件，对于它的读写也可以使用普通的read、write
等函数。但是它不是普通的文件，并不属于其他任何文件系统，并且只存在于内存中。
二、FIFO（命名管道）
命名管道，它是一种文件类型。
1、特点
- 可以在无关的进程之间交换数据，与无名管道不同。
- 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。
FIFO的通信方式类似于在进程中使用文件来传输数据，只不过FIFO类型文件同时具有管道的特性。在数据读出时，FIFO管道中同时清除数据，并且“先进先出”。
三、消息队列
消息队列，是消息的链接表，存放在内核中。一个消息队列由一个标识符（即队列ID）来标识。
1、特点
- 面向记录，其中的消息具有特定的格式以及特定的优先级。
- 消息队列独立于发送与接收进程。进程终止时，消息队列及其内容并不会被删除。(管道不同，进程终止管道内容删除）
- 消息队列可以实现消息的随机查询,消息不一定要以先进先出的次序读取,也可以按消息的类型读取。
四、信号量（用于同步不用于存储）
信号量（semaphore）与已经介绍过的 IPC 结构不同，它是一个计数器。信号量用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于存储进程间通信数据。
1、特点
- 用于进程间同步，若要在进程间传递数据需要结合共享内存。
- 基于操作系统的 PV 操作（信号量的处理相关，P表示通过的意思，V表示释放的意思），程序对信号量的操作都是原子操作。
- 每次对信号量的 PV 操作不仅限于对信号量值加 1 或减 1，而且可以加减任意正整数。
- 支持信号量组。
五、共享内存
共享内存（Shared Memory），指两个或多个进程共享一个给定的存储区。
1、特点
- 最快的IPC，因为进程是直接对内存进行存取。
- 因为多个进程可以同时操作，所以需要进行同步。
- 信号量+共享内存 通常结合在一起使用，信号量用来同步对共享内存的访问。
例子
使用【共享内存+信号量+消息队列】的组合来实现服务器进程与客户进程间的通信。
共享内存用来传递数据；信号量用来同步；消息队列用来 在客户端修改了共享内存后 通知服务器读取。
孤儿进程与僵尸进程
父进程→子进程→新的进程
子进程的结束和父进程的运行是一个异步过程,即父进程永远无法预测子进程 到底什么时候结束（生出来就管不了了）。
当一个 进程完成它的工作终止之后，它的父进程需要调用wait()或者waitpid()系统调用取得子进程的终止状态。（状态收集:电话联系）
孤儿进程：一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。
僵尸进程：一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵尸进程。（子进程已死，父进程都没联系儿子，都不知道他死了，跟系统说还活着）
危害：
孤儿危害：联系孤儿进程的重任就落到了init进程身上，init进程就好像是一个民政局，专门负责孤儿的善后工作。每当出现一个孤儿进程的时候，内核就把孤 儿进程的父进程设置为init，而init进程会循环地wait()它的已经退出的子进程。因此孤儿进程并不会有什么危害。
僵尸危害：如果进程不调用wait / waitpid的话， 那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程。
原因：有僵尸召唤者
任何一个子进程(init除外)在exit()之后，并非马上就消失掉，而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构，等待父进程处理。这是每个 子进程在结束时都要经过的阶段。
如果子进程在exit()之后，父进程没有来得及处理，这时用ps命令就能看到子进程的状态是“Z”。如果父进程能及时 处理，可能用ps命令就来不及看到子进程的僵尸状态，但这并不等于子进程不经过僵尸状态。 如果父进程在子进程结束之前退出，则子进程将由init接管。init将会以父进程的身份对僵尸状态的子进程进行处理。
解决：杀僵尸不治本，要杀死僵尸召唤者
就像僵尸片我们不能怪僵尸，要怪召唤僵尸的人。僵尸进程也应该归罪于父进程没有善后（没有调用wait / waitpid），所以我们只要消灭父进程，让他不要继续生产僵尸。僵尸也会因为没了父亲变为孤儿进程，被init消灭。
死锁（代码实现）
作业调度方式
协程
怎么实现管道，为什么管道都是用于父子进程或兄弟进程（fork机制的原因），我说了子进程完全继承了父进程的内容，又问我信号会继承吗，我说是的，他说真的吗，难道有什么问题吗（信号掩码之类继承，但是pending的信号就直接丢了。）
IO复用很熟吧，说说怎么用的
怎么看进程占用的系统资源，
怎么用命令给一个文件里面的数字按次数排序