面试背诵版—操作系统

一、进程与线程

1. 进程线程区别

• 根本区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是任务调度和执行的基本单位
• 所处环境：在操作系统中能同时运行多个进程（程序）；而在同一个进程（程序）中有多个线程同时执行（通过CPU调度，在每个时间片中只有一个线程执行）
• 开销方面：每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），程序之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一类线程共享代码和数据空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程之间切换的开销小。
• 内存分配：系统在运行的时候会为每个进程分配不同的内存空间；而对线程而言，除了CPU外，系统不会为线程分配内存（线程所使用的资源来自其所属进程的资源），线程组之间只能共享资源。
• 包含关系：一个进程至少包含一个线程。

2. 协程与线程的区别？

• 线程和进程都是同步机制，而协程是异步机制。
• 线程是抢占式，而协程是非抢占式的。需要用户释放使用权切换到其他协程，因此同时间其实只有一个协程拥有运行权，相当于单线程的能力。
• 一个线程可以有多个协程，一个进程也可以有多个协程。
• 协程不被操作系统内核管理，而完全是由程序控制。线程是被分割的CPU资源，协程是组织好的代码流程，线程是协程的资源。但协程不会直接使用线程，协程直接利用的是执行器关联任意线程或线程池。
• 协程能保留上一次调用时的状态。

3. 多进程与多线程区别

进程最直观的就是一个个pid，官方的说法就：进程是程序在计算机上的一次执行活动。
linux下创建子进程的调用是fork();

4. 线程池的核心参数；

1.1 为什么要用线程池？

1. 线程复用。 线程的重复使用是线程池设计的重点，如果需要开启1000个线程执行程序，系统会创建1000个线程，如果用线程池来执行1000个任务，并不需要开启1000个线程，只需要设置corePoolSize核心线程大小数量，最大线程数量，队列大小即可重复利用线程置换任务。
2. 更好的管理线程。ThreadPoolExecutor可以控制线程数量，根据实际应用场景设置队列数量和饱和策略。

1.2 线程池的参数

• 上面展示的参数中第三个和第四个参数算是一个，时间和单位的组合
• corePoolSize 代表核心线程数，也就是正常情况下创建工作的线程数，这些线程创建后并不会消除，而是一种常驻线程
• maxinumPoolSize 代表的是最大线程数，它与核心线程数相对应，表示最大允许被创建的线程数，比如当前任务较多，将核心线程数都用完了，还无法满足需求时，此时就会创建新的线程，但是线程池内线程总数不会超过最大线程数
• keepAliveTime、unit 表示超出核心线程数之外的线程的空闲存活时间，也就是核心线程不会消除，但是超出核心线程数的部分线程如果空闲一定的时间则会被消除,我们可以通过setKeepAliveTime 来设置空闲时间
• workQueue 用来存放待执行的任务，假设我们现在核心线程都已被使用，还有任务进来则全部放入队列，直到整个队列被放满但任务还再持续进入则会开始创建新的线程
• ThreadFactory 实际上是一个线程工厂，用来生产线程执行任务。我们可以选择使用默认的创建工厂，产生的线程都在同一个组内，拥有相同的优先级，且都不是守护线程。当然我们也可以选择自定义线程工厂，一般我们会根据业务来制定不同的线程工厂
• Handler 任务拒绝策略，有两种情况，第一种是当我们调用shutdown 等方法关闭线程池后，这时候即使线程池内部还有没执行完的任务正在执行，但是由于线程池已经关闭，我们再继续想线程池提交任务就会遭到拒绝。另一种情况就是当达到最大线程数，线程池已经没有能力继续处理新提交的任务时，这是也就拒绝

5. 进程通信的方式，哪一种最快？为什么？

链接: 记一次腾讯面试：进程之间究竟有哪些通信方式？如何通信？ ---- 告别死记硬背.

1. 管道
   我们来看一条 Linux 的语句

netstat -tulnp | grep 8080
1

其中”|“是管道的意思，它的作用就是把前一条命令的输出作为后一条命令的输入。在这里就是把 netstat -tulnp 的输出结果作为 grep 8080 这条命令的输入。如果两个进程要进行通信的话，就可以用这种管道来进行通信了，并且我们可以知道这条竖线是没有名字的，所以我们把这种通信方式称之为匿名管道。

并且这种通信方式是单向的，只能把第一个命令的输出作为第二个命令的输入，如果进程之间想要互相通信的话，那么需要创建两个管道。

居然有匿名管道，那也意味着有命名管道，下面我们来创建一个命名管道。

mkfifo  test   # 这条命令创建了一个名字为 test 的命名管道。
1

接下来我们用一个进程向这个管道里面写数据，然后有另外一个进程把里面的数据读出来。

echo "this is a pipe" > test   // 写数据
1

这个时候管道的内容没有被读出的话，那么这个命令就会一直停在这里，只有当另外一个进程把 test 里面的内容读出来的时候这条命令才会结束。接下来我们用另外一个进程来读取。

cat < test  // 读数据
1

从上面的例子可以看出，管道的通知机制类似于缓存，就像一个进程把数据放在某个缓存区域，然后等着另外一个进程去拿，并且是管道是单向传输的。

2. 消息队列
   a 进程要给 b 进程发送消息，只需要把消息放在对应的消息队列里就行了，b 进程需要的时候再去对应的

3. 共享内存
   共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。

4. 信号量
   信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

5. Socket
   套接字也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。

6. 线程的互斥与同步：

互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。

同步：是指在互斥的基础上（大多数情况），通过其它机制实现访问者对资源的有序访问。在大多数情况下，同步已经实现了互斥，特别是所有写入资源的情况必定是互斥的。少数情况是指可以允许多个访问者同时访问资源。

7. 线程同步的方式有哪些？

• 临界区： 当多个线程访问一个独占性共享资源时，可以使用临界区对象。拥有临界区的线程可以访问被保护起来的资源或代码段，其他线程若想访问，则被挂起，直到拥有临界区的线程放弃临界区为止，以此达到用原子方式操作共享资源的目的。
• 事件： 事件机制，则允许一个线程在处理完一个任务后，主动唤醒另外一个线程执行任务。
• 互斥量： 互斥对象和临界区对象非常相似，只是其允许在进程间使用，而临界区只限制与同一进程的各个线程之间使用，但是更节省资源，更有效率。
• 信号量：当需要一个计数器来限制可以使用某共享资源的线程数目时，可以使用“信号量”对象。

区别：互斥量与临界区的作用非常相似，但互斥量是可以命名的，也就是说互斥量可以跨越进程使用，但创建互斥量需要的资源更多，所以如果只为了在进程内部是用的话使用临界区会带来速度上的优势并能够减少资源占用量 。因为互斥量是跨进程的互斥量一旦被创建，就可以通过名字打开它。
互斥量，信号量，事件都可以被跨越进程使用来进行同步数据操作。

8. 进程切换

进程切换主要分两步：

1. 切换页表以使用新的地址空间，一旦去切换上下文，处理器中所有已经缓存的内存地址都作废了。
2. 切换内核栈和硬件上下文。

对于linux来说，线程和进程的最大区别就在于地址空间，对于线程切换，第1步是不需要做的，第2步是进程和线程切换都要做的。
因为每个进程都有自己的虚拟地址空间，而线程是共享所在进程的虚拟地址空间的，因此同一个进程中的线程进行线程切换时不涉及虚拟地址空间的转换。

9. 为什么虚拟地址空间切换会比较耗时？

进程都有自己的虚拟地址空间，把虚拟地址转换为物理地址需要查找页表，页表查找是一个很慢的过程，因此通常使用Cache来缓存常用的地址映射，这样可以加速页表查找，这个Cache就是TLB (translation Lookaside Buffer, TLB本质上就是一个Cache,是用来加速页表查找的)

由于每个进程都有自己的虚拟地址空间，那么显然每个进程都有自己的页表，那么当进程切换后页表也要进行切换，页表切换后TLB就失效了, Cache失效导致命中率降低，那么虚拟地址转换为物理地址就会变慢，表现出来的就是程序运行会变慢，而线程切换则不会导致TLB失效，因为线程无需切换地址空间，因此我们通常说线程切换要比较进程切换块，原因就在这里。

10. 线程切换涉及到哪些的切换？

11. 线程唤醒是怎么被唤醒的？

12. 守护线程和用户线程的区别？

10.1 用户 (User) 线程：

运行在前台，执行具体的任务，如程序的主线程、连接网络的子线程等都是用户线程

10.2 守护 (Daemon) 线程：

• 运行在后台，为其他前台线程（非守护线程）服务。当所有用户线程都结束运行时，守护线程会随 JVM 一起结束工作。可见，守护线程是依赖于用户线程，当所有用户线程都退出了，守护线程也就会退出，典型的守护线程如垃圾回收线程。而用户线程是独立存在的，不会因为其他用户线程退出而退出。

注意事项：

• setDaemon(true)必须在start（）方法前执行，否则会抛出 IllegalThreadStateException 异常
• 在守护线程中产生的新线程也是守护线程
• 不是所有的任务都可以分配给守护线程来执行，比如读写操作或者计算逻辑
• 守护 (Daemon) 线程中不能依靠 finally 块的内容来确保执行关闭或清理资源的逻辑。因为我们上面也说过了一旦所有用户线程都结束运行，守护线程会随 JVM 一起结束工作，所以守护 (Daemon) 线程中的 finally 语句块可能无法被执行。

13. 进程调度策略有哪几种

• 先来先服务：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。另外，对I/O密集型进程也不利，因为这种进程每次进行I/O操作之后又得重新排队。
• 短作业优先：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。
• 最短剩余时间优先：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。
• 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。
  时间片轮转算法的效率和时间片的大小有很大关系：因为进程切换都要保存进程的信息并且载入新进程的信息，如果时间片太小，会导致进程切换得太频繁，在进程切换上就会花过多时间。 而如果时间片过长，那么实时性就不能得到保证。
• 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。

14. 进程有哪些状态？

进程一共有5种状态，分别是创建、就绪、运行（执行）、终止、阻塞。

• 运行状态就是进程正在CPU上运行。在单处理机环境下，每一时刻最多只有一个进程处于运行状态。
• 就绪状态就是说进程已处于准备运行的状态，即进程获得了除CPU之外的一切所需资源，一旦得到CPU即可运行。
• 阻塞状态就是进程正在等待某一事件而暂停运行，比如等待某资源为可用或等待I/O完成。即使CPU空闲，该进程也不能运行。

运行态→阻塞态：往往是由于等待外设，等待主存等资源分配或等待人工干预而引起的。
阻塞态→就绪态：则是等待的条件已满足，只需分配到处理器后就能运行。
运行态→就绪态：不是由于自身原因，而是由外界原因使运行状态的进程让出处理器，这时候就变成就绪态。例如时间片用完，或有更高优先级的进程来抢占处理器等。
就绪态→运行态：系统按某种策略选中就绪队列中的一个进程占用处理器，此时就变成了运行态。

15. 如何创建线程

Linux下面：

16. 如何创建子进程

windows下面：

头文件：#include

创建一个新进程 ：pid_t fork(void)

如果出错返回-1

fork 调用一次，两次返回，原来的进程返回新进程的pid（父进程）， 新进程中返回0（子进程）

17. 关于fork函数

一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。fork（）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。
一个进程调用fork（）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

为什么两个进程的fpid不同呢，这与fork函数的特性有关。fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：

• 在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID；
• 在子进程中，fork返回0；
• 如果出现错误，fork返回一个负值；

在fork函数执行完毕后，如果创建新进程成功，则出现两个进程，一个是子进程，一个是父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建子进程的进程ID。我们可以通过fork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

fork出错可能有两种原因：进程数已经达到了系统规定的上限；系统内存不足。

18. 三个特殊的进程

什么是PID

OS下面运行的进程很多,为了更好的管理进程
为每一个进程分配一个惟一的编号（非负整数）
如果当前进程结束了，这个PID就可以被重复使用。

我们在linux平台PID查看：
命令：ps -aux

windows下main通过任务管理器查看进程PID

PID == 0的进程：守护进程

• 我们在进程PID查看的时候是查看不到PID为0的进程
• 这个进程也被称为调度进程
• 功能就是实现进程间的调度和切换
• 根据调度算法让CPU轮换的执行所有进程
• PC里面放下一个进程指令地址 PC执行不同的进程时，CPU就去执行不同的进程，是实现进程切换

PID == 1的进程：
初始化，也被称为init进程

• 去读取各种系统文件，使用文件中的数据来初始话OS的启动
• 让操作系统进入多用户状态，也就是让OS支持多用户登录

托管孤儿进程： 对孤儿进程进行善后。

原始父进程：

• linux平台和windows平台下面，几乎所有的进程都是通过父进程生出来的，然后PID == 1的进程就是原始父进程

PID == 2的进程：守护进程，专门负责虚拟内存的请页操作

什么是换页操作？
OS支持虚拟内存机制的时候，加载应用程序到内存，并不会进行完整代码的拷贝，只会拷贝当前进程要运行的部分代码。当这部分代码运行完毕之后，会再去拷贝另一部分需要运行的代码到内存中，拷贝的时候是按照一页一页来进行操作的，每一页是4096字节。

19. 临界资源和临界区

• 临界资源：
  临界资源是一次仅允许一个进程使用的共享资源。各进程采取互斥的方式，实现共享的资源称作临界资源。 属于临界资源的硬件有，打印机，磁带机等；软件有消息队列，变量，数组，缓冲区等。诸进程间采取互斥方式，实现对这种资源的共享。
• 临界区：
  每个进程中访问临界资源的那段代码称为临界区（criticalsection），每次只允许一个进程进入临界区，进入后，不允许其他进程进入。不论是硬件临界资源还是软件临界资源，多个进程必须互斥的对它进行访问。多个进程涉及到同一个临界资源的的临界区称为相关临界区。使用临界区时，一般不允许其运行时间过长，只要运行在临界区的线程还没有离开，其他所有进入此临界区的线程都会被挂起而进入等待状态，并在一定程度上影响程序的运行性能。

二、 死锁

1. 什么是死锁?

死锁是指两个或两个以上的进程（线程）在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁，这些永远在互相等待的进程（线程）称为死锁进程（线程）。

例如，在某个计算机系统中只有一台打印机和一台输入 设备，进程A正占用输入设备，同时又提出使用打印机的请求，但此时打印机正被进程B 所占用，而B在未释放打印机之前，又提出请求使用正被A占用着的输入设备。这样两个进程相互无休止地等待下去，均无法继续执行，此时两个进程陷入死锁状态。

多个线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

如下图所示，线程 A 持有资源 2，线程 B 持有资源 1，他们同时都想申请对方的资源，所以这两个线程就会互相等待而进入死锁状态。

2. 形成死锁的四个必要条件是什么？

1. 互斥： 某种资源一次只允许一个进程访问，即该资源一旦分配给某个进程，其他进程就不能再访问，直到该进程访问结束。
2. 占有且等待： 一个进程本身占有资源（一种或多种），同时还有资源未得到满足，正在等待其他进程释放该资源。
3. 不可抢占： 别人已经占有了某项资源，你不能因为自己也需要该资源，就去把别人的资源抢过来。
4. 循环等待： 存在一个进程链，使得每个进程都占有下一个进程所需的至少一种资源。

当以上四个条件均满足，必然会造成死锁，相反，而只要上述条件之一不满足，就不会发生死锁。

发生死锁的进程无法进行下去，它们所持有的资源也无法释放。这样会导致CPU的吞吐量下降。所以死锁情况是会浪费系统资源和影响计算机的使用性能的。

3. 如何处理死锁问题

常用的处理死锁的方法有：死锁预防、死锁避免、死锁检测、死锁解除、鸵鸟策略。

4. 我们该如何避免死锁？

死锁避免的基本思想：系统对进程发出的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，如果分配后系统可能发生死锁,则不予分配，否则予以分配。这是一种保证系统不进入死锁状态的动态策略。银行家算法就是经典的死锁避免的算法。

5. 死锁的预防

理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。只要打破四个必要条件之一就能有效预防死锁的发生：

1. 打破互斥条件：改造独占性资源为虚拟资源，大部分资源已无法改造。
2. 打破不可抢占条件：当一进程占有一独占性资源后又申请一独占性资源而无法满足，则退出原占有的资源。
3. 打破占有且等待条件：采用资源预先分配策略，即进程运行前申请全部资源，满足则运行，不然就等待，这样就不会占有且申请。
4. 打破循环等待条件：实现资源有序分配策略，对所有设备实现分类编号，所有进程只能采用按序号递增的形式申请资源。

6. 死锁避免和死锁预防有啥不同？

死锁预防是设法至少破坏产生死锁的四个必要条件之一，严格的防止死锁的出现；而死锁避免则不那么严格的限制产生死锁的必要条件的存在，因为即使死锁的必要条件存在，也不一定发生死锁。死锁避免是在系统运行过程中注意避免死锁的最终发生。

7 . 利用工具排查死锁问题？

如果你想排查你的 Java 程序是否死锁，则可以使用 jstack 工具，它是 jdk 自带的线程堆栈分析工具。
在 Linux 下，我们可以使用 pstack + gdb 工具来定位死锁问题。
pstack 命令可以显示每个线程的栈跟踪信息（函数调用过程），那么，在定位死锁问题时，我们可以多次执行 pstack 命令查看线程的函数调用过程，多次对比结果，确认哪几个线程一直没有变化，且是因为在等待锁，那么大概率是由于死锁问题导致的。

三、内存管理

1. 内存管理的功能

内存管理主要是为了提高内存利用率，可以通过虚拟技术从逻辑上扩充存储器。

内存管理的功能有：

• 内存空间的分配与回收：由操作系统完成主存储器空间的分配和管理，使程序员摆脱存储分配的麻烦，提高编程效率。
• 地址转换：在多道程序环境下，程序中的逻辑地址与内存中的物理地址不可能一致，因此存储管理必须提供地址变换功能，把逻辑地址转换成相应的物理地址。
• 内存空间的扩充：利用虚拟存储技术或自动覆盖技术，从逻辑上扩充内存。
• 存储保护：保证各道作业在各自的存储空间内运行，互不干扰。

1. 什么是分页？

答：把内存空间划分为大小相等且固定的块，作为主存的基本单位。因为程序数据存储在不同的页面中，而页面又离散的分布在内存中，因此需要一个页表来记录映射关系，以实现从页号到物理块号的映射。

访问分页系统中内存数据需要两次的内存访问 (一次是从内存中访问页表，从中找到指定的物理块号，加上页内偏移得到实际物理地址；第二次就是根据第一次得到的物理地址访问内存取出数据)。

2. 什么是分段？

答：分页是为了提高内存利用率，而分段是为了满足程序员在编写代码的时候的一些逻辑需求(比如数据共享，数据保护，动态链接等)。

分段内存管理当中，地址是二维的，一维是段号，二维是段内地址；其中每个段的长度是不一样的，而且每个段内部都是从0开始编址的。由于分段管理中，每个段内部是连续内存分配，但是段和段之间是离散分配的，因此也存在一个逻辑地址到物理地址的映射关系，相应的就是段表机制。

3. 分页和分段有什区别？

• 分页对程序员是透明的，但是分段需要程序员显式划分每个段。
• 分页的地址空间是一维地址空间，分段是二维的。
• 页的大小不可变，段的大小可以动态改变。
• 分页主要用于实现虚拟内存，从而获得更大的地址空间；分段主要是为了使程序和数据可以被划分为逻辑上独立的地址空间并且有助于共享和保护。

4. 什么是交换空间?

操作系统把物理内存(physical RAM)分成-块一块的小内存， 每-块内存被称为页(page)。 当内存资源不足时，Linux把某些页的内容转移至硬盘上的一块空间上，以释放内存空间。硬盘上的那块空间叫做交换空间(swap space)，而这一过程被称为交换(swapping)。 物理内存和交换空间的总容量就是虚拟内存的可用容量。

用途:

• 物理内存不足时一些不常用的页可以被交换出去，腾给系统。
• 程序启动时很多内存页被用来初始化，之后便不再需要，可以交换出去。

5. 虚拟内存技术

虚拟内存就是说，让物理内存扩充成更大的逻辑内存，从而让程序获得更多的可用内存。虚拟内存使用部分加载的技术，让一个进程或者资源的某些页面加载进内存，从而能够加载更多的进程，甚至能加载比内存大的进程，这样看起来好像内存变大了，这部分内存其实包含了磁盘或者硬盘，并且就叫做虚拟内存。

6. 虚拟内存的实现方式有哪些?

虚拟内存中，允许将一个作业分 多次调入内存。采用连续分配方式时，会使相当一部分内存空间都处于暂时或永久的空闲状态，造成内存资源的严重浪费，而且也无法从逻辑上扩大内存容量。因此，虛拟内存的实需要建立在离散分配的内存管理方式的基础上。虚拟内存的实现有以下三种方式:

• 请求分页存储管理。
• 请求分段存储管理。
• 请求段页式存储管理。

7. 页面置换算法

• 最佳置换算法（OPT）（理想置换算法）：从主存中移出永远不再需要的页面；如无这样的页面存在，则选择最长时间不需要访问的页面。于所选择的被淘汰页面将是以后永不使用的，或者是在最长时间内不再被访问的页面，这样可以保证获得最低的缺页率。
• 先进先出置换算法（FIFO）：是最简单的页面置换算法。这种算法的基本思想是：当需要淘汰一个页面时，总是选择驻留主存时间最长的页面进行淘汰，即先进入主存的页面先淘汰。其理由是：最早调入主存的页面不再被使用的可能性最大。
• 最近最久未使用（LRU）算法：这种算法的基本思想是：利用局部性原理，根据一个作业在执行过程中过去的页面访问历史来推测未来的行为。它认为过去一段时间里不曾被访问过的页面，在最近的将来可能也不会再被访问。所以，这种算法可以描述为：当需要淘汰一个页面时，总是选择在最近一段时间内最久不用的页面予以淘汰。
• 时钟(CLOCK)置换算法

8.讲一讲IO多路复用?

IO多路复用是指内核- - 旦发现进程指定的一个或者多个IO条件准备读取，它就通知该进程。

IO多路复用适用如下场合:

• 当客户处理多个描述字时(一般是交互式输入和网络套接口) ,必须使用I/O复用。
• 当一个客户同时处理多个套接口时，而这种情况是可能的，但很少出现。
• 如果一个TCP服务器既要处理监听套接口，又要处理已连接套接口，-般也要用到I/O复用。
• 如果一一个服务器即要处理TCP，又要处理UDP，-般要使用I/O复用。
• 如果个服务器要处理多 个服务或多个协议，一般要使用/O复用。
• 与多进程和多线程技术相比，I/0多路 复用技术的最大优势是系统开销小，系统不必创建进程/线程，也不必维护这些进程/线程，从而大大减小了系统的开销。

9. 硬链接和软链接有什么区别?

• 硬链接就是在目录下创建一个条目，记录着文件名与inode 编号，这个inode 就是源文件的inode 。删除任意一个条目，文件还是存在，只要引用数量不为0。但是硬链接有限制，它不能跨越文件系统，也不能对目录进行链接。
• 符号链接文件保存着源文件所在的绝对路径，在读取时会定位到源文件上，可以理解为Windows的快捷方式。当源文件被删除了,链接文件就打不开了。因为记录的是路径，所以可以为目录建立符号链接。

10. 中断的处理过程?

1. 保护现场:将当前执行程序的相关数据保存在寄存器中，然后入栈。
2. 开中断:以便执行中断时能响应较高级别的中断请求。
3. 中断处理
4. 关中断:保证恢复现场时不被新中断打扰
5. 恢复现场:从堆栈中按序取出程序数据，恢复中断前的执行状态。

11. 什么是用户态和内核态?

用户态和系统态是操作系统的两种运行状态:

• 内核态：内核态运行的程序可以访问计算机的任何数据和资源，不受限制，包括外围设备，比如网卡、硬盘等。处于内核态的CPU可以从一个程序切换到另外一个程序，并且占用CPU不会发生抢占情况。
• 用户态：用户态运行的程序只能受限地访问内存，只能直接读取用户程序的数据，并且不允许访问外围设备，用户态下的CPU不允许独占，也就是说CPU能够被其他程序获取。

将操作系统的运行状态分为用户态和内核态，主要是为了对访问能力进行限制，防止随意进行些比较危险的操作导致系统的崩溃， 比如设置时钟、内存清理，这些都需要在内核态 下完成。

12. 用户态和内核态是如何切换的?

所有的用户进程都是运行在用户态的，但是我们上面也说了,用户程序的访问能力有限，一些比较重要的比如从硬盘读取数据，从键盘获取数据的操作则是内核态才能做的事情，而这些数据却又对用户程序来说非常重要。所以就涉及到两种模式下的转换，即用户态->内核态->用户态，而唯一能够做这些操作的只有系统调用,而能够执行系统调用的就只有操作系统。

-般用户态->内核态的转换我们都称之为trap进内核，也被称之为陷阱指令(trap instruction)。

他们的工作流程如下:

13. select、poll 和epoll之间的区别?

(1) select: 时间复杂度O(m)

elect 的核心功能是调用tcp文件系统的poll函数，不停的查询，如果没有想要的数据，主动执行一次调度（防止一直占用cpu），直到有一个连接有想要的消息为止。从这里可以看出select的执行方式基本就是不同的调用poll,直到有需要的消息为止。

(2) poll: 时间复杂度O(n)

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态，但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的。

(3) epoll: 时间复杂度0(1)

epoll可以理解为event poll,不同于忙轮询和无差别轮询，epoll 会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以说epoll实际上是事件驱动(每个事件关联上fd)的。

select, poll, epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就是通过一种机制监视多个描述符，一旦某个描述符就绪(一般是读就绪或者写就绪) ,就通知程序进行相应的读写操作。但select, poll, epoll本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。

14. 缺页中断会发生什么

进程线性地址空间里的页面不必常驻内存，在执行一条指令时，如果发现他要访问的页没有在内存中（即存在位为0），那么停止该指令的执行，并产生一个页不存在的异常，对应的故障处理程序可通过从外存加载该页的方法来排除故障，之后，原先引起的异常的指令就可以继续执行，而不再产生异常。

却也中断的处理：
1、当前执行流程在内核态时：_do_kernel_fault
2、用户进程的缺页中断：_do_page_fault