操作系统面试题-5

常考面试题

1. 一个线程占多大内存？⭐⭐⭐

   一个linux的线程大概占8M内存。

   linux的栈是通过缺页来分配内存的，不是所有栈地址空间都分配了内存。因此，8M是最大消耗，实际的内存消耗只会略大于实际需要的内存(内部损耗，每个在4k以内)。

2. 32位系统能访问4GB以上的内存吗？⭐⭐⭐

   正常情况下是不可以的。原因是计算机使用二进制，每位数只有0或1两个状态，32位正好是2的32次方，正好是4G，所以大于4G就没办法表示了，而在32位的系统中，因其它原因还需要占用一部分空间，所以内存只能识别3G多。要使用4G以上就只能换64位的操作系统了。

   但是使用PAE技术就可以实现 32位系统能访问4GB以上的内存。

   Physical Address Extension（PAE）技术最初是为了弥补32位地址在PC服务器应用上的不足而推出的。我们知道，传统的IA32架构只有32位地址总线，只能让系统容纳不超过4GB的内存，这么大的内存，对于普通的桌面应用应该说是足够用了。可是，对于服务器应用来说，还是显得不足，因为服务器上可能承载了很多同时运行的应用。PAE技术将地址扩展到了36位，这样，系统就能够容纳2^36=64GB的内存。

3. 说说进程、线程、协程是什么，区别是什么？⭐⭐⭐⭐⭐

   1. 进程：程序是指令、数据及其组织形式的描述，而进程则是程序的运行实例，包括程序计数器、寄存器和变量的当前值。
   2. 线程：微进程，一个进程里更小粒度的执行单元。一个进程里包含多个线程并发执行任务。
   3. 协程：协程是微线程，在子程序内部执行，可在子程序内部中断，转而执行别的子程序，在适当的时候再返回来接着执行。

   区别：

   1. 线程与进程的区别：

      （1）一个线程从属于一个进程；一个进程可以包含多个线程。

      （2）一个线程意外死亡，可能导致进程挂掉；一个进程挂掉，不会影响其他进程。

      （3）进程是系统资源调度的最小单位；线程CPU调度的最小单位。

      （4）进程系统开销显著大于线程开销；线程需要的系统资源更少。

      （5）进程在执行时拥有独立的内存单元，多个线程共享进程的内存，如代码段、数据段、扩展段；但每个线程拥有自己的栈段和寄存器组。

      （6）进程切换时需要刷新TLB并获取新的地址空间，然后切换硬件上下文和内核栈，线程切换时只需要切换硬件上下文和内核栈。

      （7）通信方式不一样。

      （8）进程适应于多核、多机分布；线程适用于多核

   2. 线程与协程的区别：

      （1）协程执行效率极高。协程直接操作栈基本没有内核切换的开销，所以上下文的切换非常快，切换开销比线程更小。

      （2）协程不需要多线程的锁机制，因为多个协程从属于一个线程，不存在同时写变量冲突，效率比线程高。

      （3）一个线程可以有多个协程。

4. 互斥量能不能在进程中使用？⭐⭐⭐⭐⭐

   能。

   不同的进程之间，存在资源竞争或并发使用的问题，所以需要互斥量。

   进程中也需要互斥量，因为一个进程中可以包含多个线程，线程与线程之间需要通过互斥的手段进行同步，避免导致共享数据修改引起冲突。可以使用互斥锁，属于互斥量的一种。

5. 协程是轻量级线程，轻量级表现在哪里？⭐⭐⭐⭐⭐

   1. 协程调用跟切换比线程效率高：协程执行效率极高。协程不需要多线程的锁机制，可以不加锁的访问全局变量，所以上下文的切换非常快。

   2. 协程占用内存少：执行协程只需要极少的栈内存（大概是4～5KB），而默认情况下，线程栈的大小为1MB。

   3. 切换开销更少：协程直接操作栈基本没有内核切换的开销，所以切换开销比线程少。

6. 说说线程间通信的方式有哪些？⭐⭐⭐⭐⭐

   线程间的通信方式包括互斥量、信号量、条件变量、读写锁：

   2. 互斥量：采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才可以访问。因为互斥对象只有一个，所以可以保证公共资源不会被多个线程同时访问。
   3. 信号量：计数器，允许多个线程同时访问同一个资源。
   4. 条件变量：通过条件变量通知操作的方式来保持多线程同步。
   5. 读写锁：读写锁与互斥量类似。但互斥量要么是锁住状态，要么就是不加锁状态。读写锁一次只允许一个线程写，但允许一次多个线程读，这样效率就比互斥锁要高。

7. 说说线程同步方式有哪些？⭐⭐⭐⭐⭐

   线程间的同步方式