操作系统常见问题

进程与线程，他们的区别？进程控制块是什么

1. 进程

进程是资源分配的基本单位。

进程控制块 (Process Control Block, PCB) 描述进程的基本信息和运行状态，所谓的创建进程和撤销进程，都是指对 PCB 的操作。

2. 线程

线程是独立调度的基本单位。

一个进程中可以有多个线程，它们共享进程资源。

3. 区别

Ⅰ 拥有资源

进程是资源分配的基本单位，但是线程不拥有资源，线程可以访问隶属进程的资源。

Ⅱ 调度

线程是独立调度的基本单位，在同一进程中，线程的切换不会引起进程切换，从一个进程中的线程切换到另一个进程中的线程时，会引起进程切换。

Ⅲ 系统开销

由于创建或撤销进程时，系统都要为之分配或回收资源，如内存空间、I/O 设备等，所付出的开销远大于创建或撤销线程时的开销。类似地，在进行进程切换时，涉及当前执行进程 CPU 环境的保存及新调度进程 CPU 环境的设置，而线程切换时只需保存和设置少量寄存器内容，开销很小。

Ⅳ 通信方面

线程间可以通过直接读写同一进程中的数据进行通信，但是进程通信需要借助 IPC。

 

 

 

描述下在批处理系统和交互式系统分别使用哪些进程调度算法，分别进行简单的描述？

1. 批处理系统

批处理系统没有太多的用户操作，在该系统中，调度算法目标是保证吞吐量和周转时间（从提交到终止的时间）。

1.1 先来先服务 first-come first-serverd（FCFS）

非抢占式的调度算法，按照请求的顺序进行调度。

有利于长作业，但不利于短作业，因为短作业必须一直等待前面的长作业执行完毕才能执行，而长作业又需要执行很长时间，造成了短作业等待时间过长。

 

1.2 短作业优先 shortest job first（SJF）

非抢占式的调度算法，按估计运行时间最短的顺序进行调度。

长作业有可能会饿死，处于一直等待短作业执行完毕的状态。因为如果一直有短作业到来，那么长作业永远得不到调度。

 

1.3 最短剩余时间优先 shortest remaining time next（SRTN）

最短作业优先的抢占式版本，按剩余运行时间的顺序进行调度。 当一个新的作业到达时，其整个运行时间与当前进程的剩余时间作比较。如果新的进程需要的时间更少，则挂起当前进程，运行新的进程。否则新的进程等待。

 

2. 交互式系统

交互式系统有大量的用户交互操作，在该系统中调度算法的目标是快速地进行响应。

2.1 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 时间分配给队首进程，该进程可以执行一个时间片。当时间片用完时，由计时器发出时钟中断，调度程序便停止该进程的执行，并将它送往就绪队列的末尾，同时继续把 CPU 时间分配给队首的进程。

2.2 优先级调度

为每个进程分配一个优先级，按优先级进行调度。

为了防止低优先级的进程永远等不到调度，可以随着时间的推移增加等待进程的优先级。

2.3 多级反馈队列

多级队列是为这种需要连续执行多个时间片的进程考虑，它设置了多个队列，每个队列时间片大小都不同，例如 1,2,4,8,..。进程在第一个队列没执行完，就会被移到下一个队列。

每个队列优先权也不同，最上面的优先权最高。因此只有上一个队列没有进程在排队，才能调度当前队列上的进程。可以将这种调度算法看成是时间片轮转调度算法和优先级调度算法的结合。

 

 

死锁是什么，产生的四个必要条件是什么，解决方法有什么？

1.死锁概念：

是指两个或者以上线程在执行过程中，因争夺资源而产生互相等待的现象，若无外力作用，他们都将无法推进下去，此时，称系统处于死锁。

2.死锁产生的四个必要条件：

（1）互斥条件：进程对所分配的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时，还有其它的进程请求该资源，则请求者只能等待。

（2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，但是该资源正在被其他进程占有，此时，请求进程阻塞，但又对自己所获得的资源保持不放。

（3）不剥夺条件：指进程已经获得的资源，在没有使用完之前，不能被剥夺，只能由该进程使用完后自己释放。

（4）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程资源的环形链，即进程集合{p0、p1、p2、p3、…pn}中的p0正在等待一个p1占用的资源，pn正在等待一个p0占用的资源。

3.避免死锁的解决办法主要有：

（1）死锁预防：破坏导致死锁必要条件中的任何一个就可以预防死锁。例如，要求用户申请资源时一次性申请所需要的全部资源，这就破坏了保持和等待条件。将资源分层，得到上一层资源后，才能够申请下一层资源，它破坏了 环路等待条件。

（2）死锁避免：避免是指进程在每次申请资源时判断这些操作是否安全。例如，使用银行家算法。

（3）死锁检测：死锁预防和避免都是事前措施，而死锁的检测则是判断系统是否处于死锁状态，如果是，则执行死锁解除策略。

（4）死锁解除：与死锁检测结合使用。它使用的方式就是剥夺。即将某进程所拥有的资源强行收回，分配给其他的进程。