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+大家好，我是 Guide哥！很多读者抱怨计算操作系统的知识点比较繁杂，自己也没有多少耐心去看，但是面试的时候又经常会遇到。所以，我带着我整理好的操作系统的常见问题来啦！这篇文章总结了一些我觉得比较重要的操作系统相关的问题比如**进程管理**、**内存管理**、**虚拟内存**等等。
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+文章形式通过大部分比较喜欢的面试官和求职者之间的对话形式展开。另外，Guide哥也只是在大学的时候学习过操作系统，不过基本都忘了，为了写这篇文章这段时间看了很多相关的书籍和博客。如果文中有任何需要补充和完善的地方，你都可以在评论区指出。如果觉得内容不错的话，不要忘记点个在看哦！
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+我个人觉得学好操作系统还是非常有用的，具体可以看我昨天在星球分享的一段话：
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+<img src="https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-11/image-20200329145912767.png" height="666"/>
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+这篇文章只是对一些操作系统比较重要概念的一个概览，深入学习的话，建议大家还是老老实实地去看书。另外，  这篇文章的很多内容参考了《现代操作系统》第三版这本书，非常感谢。
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 ## 一 操作系统基础
 
+面试官顶着蓬松的假发向我走来，只见他一手拿着厚重的 Thinkpad ，一手提着他那淡黄的长裙。
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+<img src="http://wx4.sinaimg.cn/large/ceeb653ely1gd8wj5evc4j20i00n0dh0.jpg" height="300"></img>
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 ### 1.1 什么是操作系统？
 
 👨‍💻**面试官** ： 先来个简单问题吧！**什么是操作系统？**
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 🙋 **我** ：我通过以下四点向您介绍一下什么是操作系统吧！
 
-1. **操作系统（英语：Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石；**
+1. **操作系统（Operating System，简称OS）是管理计算机硬件与软件资源的程序，是计算机系统的内核与基石；**
 2. **操作系统本质上是运行在计算机上的软件程序 ；**
 3. **操作系统为用户提供一个与系统交互的操作界面 ；**
 4. **操作系统分内核与外壳（我们可以把外壳理解成围绕着内核的应用程序，而内核就是能操作硬件的程序）。**
 
+> 关于内核多插一嘴：内核负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统等等，决定着系统的性能和稳定性。是连接应用程序和硬件的桥梁。
+> 内核就是操作系统背后黑盒的核心。
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 ![操作系统分内核与外壳](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-11/a72a930ca61bc2b424bb900c94c063cf.png)
 
 ### 1.2 系统调用
 
-👨‍💻**面试官** ：**什么是系统调用呢？**能不能详细介绍一下。
+👨‍💻**面试官** ：**什么是系统调用呢？** 能不能详细介绍一下。
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 🙋 **我** ：介绍系统调用之前，我们先来了解一下用户态和系统态。
 
-<img src="http://ww4.sinaimg.cn/large/006r3PQBjw1fbimb5c3srj30b40b40t9.jpg" height="200" width="200"/>
+<img src="http://ww4.sinaimg.cn/large/006r3PQBjw1fbimb5c3srj30b40b40t9.jpg" height="200" width="2"/>
 
 根据进程访问资源的特点，我们可以把进程在系统上的运行分为两个级别：
 
-1. 用户态(user mode) : 用户态运行的进程或程序可以直接读取用户程序的数据。
-2. 系统态(kernel mode):系统态运行的进程或程序几乎可以访问计算机的任何资源，不受限制。
+1. 用户态(user mode) : 用户态运行的进程或可以直接读取用户程序的数据。
+2. 系统态(kernel mode):可以简单的理解系统态运行的进程或程序几乎可以访问计算机的任何资源，不受限制。
 
 说了用户态和系统态之后，那么什么是系统调用呢？
 
 我们运行的程序基本都是运行在用户态，如果我们调用操作系统提供的系统态级别的子功能咋办呢？那就需要系统调用了！
 
-也就是说在我们运行的用户程序中，凡是与系统态级别的资源有关的操作（如文件管理、进程控制、内存管理等等)，都必须通过系统调用方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。
+也就是说在我们运行的用户程序中，凡是与系统态级别的资源有关的操作（如文件管理、进程控制、内存管理等)，都必须通过系统调用方式向操作系统提出服务请求，并由操作系统代为完成。
 
 这些系统调用按功能大致可分为如下几类：
 
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 - 文件管理。完成文件的读、写、创建及删除等功能。
 - 进程控制。完成进程的创建、撤销、阻塞及唤醒等功能。
 - 进程通信。完成进程之间的消息传递或信号传递等功能。
-- 内存管理。完成内存的分配、回收以及获取作业占用内存区大小及始址等功能。
+- 内存管理。完成内存的分配、回收以及获取作业占用内存区大小及地址等功能。
 
 ## 二 进程和线程
 
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 ### 2.2 进程有哪几种状态?
 
 👨‍💻**面试官** ： 那你再说说**进程有哪几种状态?**
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 🙋 **我** ：我们一般把进程大致分为 5 种状态，这一点和[线程](https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/blob/master/docs/java/Multithread/JavaConcurrencyBasicsCommonInterviewQuestionsSummary.md#6-%E8%AF%B4%E8%AF%B4%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%9A%84%E7%94%9F%E5%91%BD%E5%91%A8%E6%9C%9F%E5%92%8C%E7%8A%B6%E6%80%81)很像！
 
 - **创建状态(new)** ：进程正在被创建，尚未到就绪状态。
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 ### 2.3 进程间的通信方式
 
 👨‍💻**面试官** ：**进程间的通信常见的的有哪几种方式呢?**
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 🙋 **我** ：大概有 7 种常见的进程间的通信方式。
 
 > 下面这部分总结参考了:[《进程间通信IPC (InterProcess Communication)》](https://www.jianshu.com/p/c1015f5ffa74) 这篇文章，推荐阅读，总结的非常不错。
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 1. **信号(Signal)** ：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生；
 1. **消息队列(Message Queuing)** ：消息队列是消息的链表,具有特定的格式,存放在内存中并由消息队列标识符标识。管道和消息队列的通信数据都是先进先出的原则。与管道（无名管道：只存在于内存中的文件；命名管道：存在于实际的磁盘介质或者文件系统）不同的是消息队列存放在内核中，只有在内核重启(即，操作系统重启)或者显示地删除一个消息队列时，该消息队列才会被真正的删除。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.比FIFO更有优势。**消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字 节流以及缓冲区大小受限等缺。**
 1. **信号量(Semaphores)** ：信号量是一个计数器，用于多进程对共享数据的访问，信号量的意图在于进程间同步。这种通信方式主要用于解决与同步相关的问题并避免竞争条件。
-1. **共享内存(Shared memory)** ：使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据得更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。可以说这是最有用的进程间通信方式。
+1. **共享内存(Shared memory)** ：使得多个进程可以访问同一块内存空间，不同进程可以及时看到对方进程中对共享内存中数据的更新。这种方式需要依靠某种同步操作，如互斥锁和信号量等。可以说这是最有用的进程间通信方式。
 1. **套接字(Sockets)**  : 此方法主要用于在客户端和服务器之间通过网络进行通信。套接字是支持TCP/IP的网络通信的基本操作单元，可以看做是不同主机之间的进程进行双向通信的端点，简单的说就是通信的两方的一种约定，用套接字中的相关函数来完成通信过程。
 
 ### 2.4 线程间的同步的方式
 
 👨‍💻**面试官** ：**那线程间的同步的方式有哪些呢?**
+
 🙋 **我** ：线程同步是两个或多个共享关键资源的线程的并发执行。应该同步线程以避免关键的资源使用冲突。操作系统一般有下面三种线程同步的方式：
 
 1. **互斥量(Mutex)**：采用互斥对象机制，只有拥有互斥对象的线程才有访问公共资源的权限。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。比如 Java 中的 synchronized 关键词和各种 Lock 都是这种机制。
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 ### 2.5 进程的调度算法
 
 👨‍💻**面试官** ：**你知道操作系统中进程的调度算法有哪些吗?**
+
 🙋 **我** ：嗯嗯！这个我们大学的时候学过，是一个很重要的知识点！
 
 为了确定首先执行哪个进程以及最后执行哪个进程以实现最大CPU利用率，计算机科学家已经定义了一些算法，它们是：
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 2. **页式管理** ：把主存分为大小相等且固定的一页一页的形式，页较小，相对相比于块式管理的划分力度更大，提高了内存利用率，减少了碎片。页式管理通过页表对应逻辑地址和物理地址。
 3. **段式管理** ： 页式管理虽然提高了内存利用率，但是页式管理其中的页实际并无任何实际意义。 段式管理把主存分为一段段的，每一段的空间又要比一页的空间小很多 。但是，最重要的是段是有实际意义的，每个段定义了一组逻辑信息，例如,有主程序段 MAIN、子程序段 X、数据段 D 及栈段 S 等。 段式管理通过段表对应逻辑地址和物理地址。
 
-👨‍💻**面试官** ： 回答的还不错！不过漏掉了一个很重要的 **段页式管理机制** 。段页式管理机制结合了段式管理和页式管理的优点。简单来说段页式管理机制就是把主存先分成若干段，每个段又分成若干页，也就是说 **段页式管理机制** 中段与段之间以及段的内部的内存都是离散的。
+👨‍💻**面试官** ： 回答的还不错！不过漏掉了一个很重要的 **段页式管理机制** 。段页式管理机制结合了段式管理和页式管理的优点。简单来说段页式管理机制就是把主存先分成若干段，每个段又分成若干页，也就是说 **段页式管理机制** 中段与段之间以及段的内部的都是离散的。
 
 🙋 **我** ：谢谢面试官！刚刚把这个给忘记了～
 
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 ### 3.4 分页机制和分段机制的共同点和区别
 
 👨‍💻**面试官** ： **分页机制和分段机制有哪些共同点和区别呢？**
+
 🙋 **我** ：
 
 <img src="http://wx3.sinaimg.cn/large/de80a5ably1gcuslckpygg208c08cwfu.gif"  height="200" width="200"></img>
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 ### 3.6 CPU寻址了解吗?为什么需要虚拟地址空间?
 
 👨‍💻**面试官** ：**CPU寻址了解吗?为什么需要虚拟地址空间?**
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 🙋 **我** ：这部分我真不清楚！
 
 <img src="http://wx2.sinaimg.cn/bmiddle/a9cf8ef6ly1fhqpdipcyfj20ce0b4wex.jpg "  height="300px" />
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 > 这部分内容参考了Microsoft官网的介绍，地址：<https://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/windows/hardware/hh439648(v=vs.85).aspx>
 
-现代处理器使用的是一种称为 **虚拟寻址(Virtual Addressing)** 的寻址方式。**使用虚拟寻址，CPU需要将虚拟地址翻译成物理地址，这样才能访问到真实的物理内存。** 实际上完成虚拟地址转换为物理地址转换的硬件是 CPU 中含有一个被称为 **内存管理单元（Memory Management Unit, MMU）**的硬件。如下图所示：
+现代处理器使用的是一种称为 **虚拟寻址(Virtual Addressing)** 的寻址方式。**使用虚拟寻址，CPU需要将虚拟地址翻译成物理地址，这样才能访问到真实的物理内存。** 实际上完成虚拟地址转换为物理地址转换的硬件是 CPU 中含有一个被称为 **内存管理单元（Memory Management Unit, MMU）** 的硬件。如下图所示：
 
 ![MMU_principle_updated](https://my-blog-to-use.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/2019-11/2b27dac8cc647f8aac989da2d1166db2.png)
 
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 ## 四 虚拟内存
 
-###4.1 什么是虚拟内存(Virtual Memory)?
+### 4.1 什么是虚拟内存(Virtual Memory)?
 
 👨‍💻**面试官** ：再问你一个常识性的问题！**什么是虚拟内存(Virtual Memory)?**
+
 🙋 **我** ：这个在我们平时使用电脑特别是 Windows 系统的时候太常见了。很多时候我们使用点开了很多占内存的软件，这些软件占用的内存可能已经远远超出了我们电脑本身具有的物理内存。**为什么可以这样呢？** 正是因为 **虚拟内存** 的存在，通过 **虚拟内存** 可以让程序可以拥有超过系统物理内存大小的可用内存空间。另外，**虚拟内存为每个进程提供了一个一致的、私有的地址空间，它让每个进程产生了一种自己在独享主存的错觉（每个进程拥有一片连续完整的内存空间）**。这样会更加有效地管理内存并减少出错。
 
  **虚拟内存**是计算机系统内存管理的一种技术，我们可以手动设置自己电脑的虚拟内存。不要单纯认为虚拟内存只是“使用硬盘空间来扩展内存“的技术。**虚拟内存的重要意义是它定义了一个连续的虚拟地址空间**，并且 **把内存扩展到硬盘空间**。推荐阅读：[《虚拟内存的那点事儿》](https://juejin.im/post/59f8691b51882534af254317)
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 ### 4.2 局部性原理
 
 👨‍💻**面试官** ：要想更好地理解虚拟内存技术，必须要知道计算机中著名的**局部性原理**。另外，局部性原理既适用于程序结构，也适用于数据结构，是非常重要的一个概念。
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 🙋 **我** ：局部性原理是虚拟内存技术的基础，正是因为程序运行具有局部性原理，才可以只装入部分程序到内存就开始运行。
 
 > 以下内容摘自《计算机操作系统教程》 第4章存储器管理。
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 ### 4.3 虚拟存储器
 
-👨‍💻**面试官** ：都说了虚拟内存了。你再讲讲虚拟存储器把！
+👨‍💻**面试官** ：都说了虚拟内存了。你再讲讲**虚拟存储器**把！
+
 🙋 **我** ：
 
 > 这部分内容来自：[王道考研操作系统知识点整理]( https://wizardforcel.gitbooks.io/wangdaokaoyan-os/content/13.html)。
 
-基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序的一部分装入内存，而将其他部分留在外存，就可以启动程序执行。由于外存往往比内存大很多，所以我们运行的软件的内存大小实际上是可以比计算机系统实际的内存大小大的。在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统将所需要的部分调入内存，然后继续执行程序。另一方面，操作系统将内存中暂时不使用的内容换到外存上，从而腾出空间存放将要调入内存的信息。这样，计算机好像为用户提供了一个比实际内存大的多的存储器—**虚拟存储器**。
+基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序的一部分装入内存，而将其他部分留在外存，就可以启动程序执行。由于外存往往比内存大很多，所以我们运行的软件的内存大小实际上是可以比计算机系统实际的内存大小大的。在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统将所需要的部分调入内存，然后继续执行程序。另一方面，操作系统将内存中暂时不使用的内容换到外存上，从而腾出空间存放将要调入内存的信息。这样，计算机好像为用户提供了一个比实际内存大的多的存储器——**虚拟存储器**。
 
 实际上，我觉得虚拟内存同样是一种时间换空间的策略，你用 CPU 的计算时间，页的调入调出花费的时间，换来了一个虚拟的更大的空间来支持程序的运行。不得不感叹，程序世界几乎不是时间换空间就是空间换时间。 
 
 ### 4.4 虚拟内存的技术实现
 
-👨‍💻**面试官** ：虚拟内存技术的实现呢？
+👨‍💻**面试官** ：**虚拟内存技术的实现呢？**
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 🙋 **我** ：**虚拟内存的实现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：
 
 1. **请求分页存储管理** ：建立在基本分页系统基础之上，为了支持虚拟存储器功能而增加了请求调页功能和页面置换功能。请求分页是目前最常用的一种实现虚拟存储器的方法。
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 ### 4.5 页面置换算法
 
 👨‍💻**面试官** ：虚拟内存管理很重要的一个概念就是页面置换算法。那你说一下 **页面置换算法的作用?常见的页面置换算法有哪些?**
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 🙋 **我** ：
 
 > 这个题目经常作为笔试题出现，网上已经给出了很不错的回答，我这里只是总结整理了一下。