面试题精讲:操作系统#

#1. I/O 多路复用：select, poll 与 epoll

面试核心： 为什么 Linux 高性能网络编程（如 Redis, Nginx, Tornado）必选 epoll？

I/O 多路复用是指内核一旦发现进程指定的一个或多个 I/O 条件准备就绪（如 Socket 收到数据），它就通知该进程。

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#2. 进程调度算法

面试核心： 操作系统如何决定下一个运行谁？

1. 先来先服务 (FCFS)：最简单，但长任务在前面会引起“护卫效应”（排队时间极长）。
2. 短作业优先 (SJF)：追求最短平均等待时间。
3. 时间片轮转 (RR)：现代 OS 基础。每个进程分配一个固定时间片，用完即排到队尾，保证公平响应。
4. 多级反馈队列 (MLFQ)：终极方案。结合了上述优点，根据进程表现动态调整优先级（如 I/O 频繁的进程优先级更高）。

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#3. 死锁 (Deadlock)

面试核心： 发生的四个必要条件及如何破局。

• 四个必要条件（缺一不可）：
  1. 互斥：资源一次只能被一个进程占用。
  2. 请求与保持：占着碗里的，看着锅里的。
  3. 不剥夺：不能强行抢夺别人的资源。
  4. 循环等待：A 等 B，B 等 C，C 等 A。
• 策略： * 预防：破坏上述任一条件（如规定资源请求顺序）。
  • 避免：银行家算法。在分配前模拟分配，若会导致系统进入“不安全状态”则拒绝请求。

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#4. 程序构建：从源码到二进制

面试核心： 预处理、编译、汇编、链接的职责。

1. 预处理 (Pre-processing)：展开宏、包含头文件、删除注释。
2. 编译 (Compilation)：词法/语法分析，将代码转为汇编语言。
3. 汇编 (Assembly)：将汇编转为机器码（目标文件 .o）。
4. 链接 (Linking)：把多个目标文件和库（如 libc）合并，解决符号引用。

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#5. 虚拟内存：分页与分段

面试核心： 为什么要离散分配内存？

• 分页 (Paging)：物理管理。将内存切成 4KB 等大小的“页”，消除外部碎片。
• 分段 (Segmentation)：逻辑管理。按代码段、堆栈段划分，方便共享和保护。
• 缺页中断 (Page Fault)：当程序访问的页面不在物理内存时，OS 会从磁盘调入。

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#6. 页面置换算法

面试核心： 内存满了，踢走谁最科学？

1. FIFO (先进先出)：简单但性能差。
2. LRU (最近最久未使用)：最常用。认为过去一段时间没用的，未来大概率也不用。
3. LFU (最少使用)：统计访问频率。
4. Clock (时钟算法)：LRU 的低成本近似实现。

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#7. 触发模式：水平触发 (LT) vs 边沿触发 (ET)

面试核心： 为什么 Nginx 使用 ET 模式？

• 水平触发 (Level Triggered)：只要缓冲区有数据，内核就一直“催”你处理。
• 边沿触发 (Edge Triggered)：只有状态变化时通知一次。
  • 优点： 减少了内核事件重复触发的次数。
  • 要求： 必须配合非阻塞 I/O，且循环读取直到返回 EAGAIN。

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