1.1 什么是操作系统#

• 是运行在内核态的软件，是应用程序与硬件之间的媒介，帮助用户管理硬件资源

1.2 操作系统主要有哪些功能#

• 处理器管理：CPU的分配和管理，主要指的是==进程管理==

• 内存管理：内存的分配和管理，主要用==虚拟内存==的方式

• 外存管理（硬盘管理）：外存（硬盘等）的分配和管理，将外存以文件的形式提供出去

• I/O管理：对输入/输出设备的统一管理

除此之外，还有：

• 保证自身正常运行的健壮性管理

• 防止非法操作和入侵的安全性管理（例如：段错误）

2.1 什么是内核#

• 内核是一个计算机程序，是操作系统的核心

• 提供了操作系统最核心的功能，可以控制操作系统中所有内容

2.2 什么是用户态和内核态#

• 内核具有很高的权限，可以控制CPU、内存、硬盘等硬件

  • 考虑到权限控制，所以大多数的操作系统把内存分成了两个区域：

    • 内核空间：只有内核程序可以访问

    • 用户空间：专门给应用程序使用，权限比较小

• 用户空间的代码只能访问一个局部的内存空间

• 内核空间的代码可以访问所有内存空间

  • 当程序使用用户空间时，就说这个程序在用户态执行，当程序使用内核空间时，说这个程序在内核态执行

2.3 用户态和内核态是如何切换的#

• 通过系统调用（受限的内存访问）来切换

3.1 并行和并发有什么区别#

• 并发：

  • 在==一段时间==内，多个任务都会被处理

  • 但在==某一时刻==，只有一个任务在执行

    单核处理器做到并发，其实是利用==时间片轮转==（CPU的分时复用），在宏观上表现为同时执行多条指令

• 并行：

  • ==同一时刻==，多个任务同时执行

    • 需要多核处理器才能实现

    不同的程序被放到不同的处理器上运行，是物理上的多个进程同时运行

3.2 什么是进程的上下文切换#

• 单核单线程CPU，某一时刻只能执行一条CPU指令

• 上下文切换：将CPU资源从一个进程分配给另一个进程的机制

• ==计算密集型任务==不适合上下文切换，所以不适合并发

• 并发的好处：比如一个程序需要经常读取数据（==I/O密集型任务==），在读取数据前无法进行运算，此时这个进程如果占用CPU就是对资源的浪费，可以在这个时间把CPU用于处理别的进程

3.3 进程有哪些状态#

• 就绪态、阻塞态、运行态

• 就绪态（Ready）：可运行，由于其他进程处于运行状态而暂时停止运行

• 阻塞态（Blocked）：该进程正在等待某一事件发生（如等待输入/输出操作的完成）而暂时停止运行，这时，即使给它CPU控制权，也无法运行

• 运行态（Runing）：该时刻进程占用CPU

后来又加了两个基本状态：

• 新建态（New）：进程正在被创建时的状态

• 终止态（Exit）：进程正在从系统中消失时的状态

3.4 什么是僵尸进程#

• 已完成处于==终止状态==，但在==进程表==中仍然存在的进程

  • 僵尸进程一般发生在有父子关系的进程中

    • 一个子进程的==进程描述符==在子进程退出时不会释放，只有当父进程通过wait()或waitpid()获取了子进程信息后才会释放

    • 如果子进程退出，而父进程没有调用wait()或waitpid()，那么子进程的描述符仍然保存在系统中

3.5 什么是孤儿进程#

• 一个父进程退出，而它的子进程还在运行，这些子进程将成为孤儿进程

• 孤儿进程会被init进程（进程ID为1的进程）收养，并由init进程完成对它们的==状态收集工作==

• 因为孤儿进程会被init进程收养，所以孤儿进程不会对系统造成危害

• 操作系统的第一个进程是0号进程，干完活会结束，但是1号进程不会结束，它会等待孤儿进程并领养（注意：不同发行版本不一定保证孤儿进程被1号进程领养，例如Ubuntu）