操作系统面试真题总结（三）

news2024/9/21 23:42:31

文章收录在网站：http://hardyfish.top/

在这里插入图片描述

什么是进程？

在操作系统中，进程是指正在执行的程序实例。

它是计算机系统中的基本执行单位，拥有独立的内存空间和系统资源。

每个进程都有自己的指令序列、数据和执行环境。

进程的创建是通过操作系统调度和管理的，当一个程序被执行时，操作系统会为其创建一个独立的进程。

每个进程都有一个唯一的进程标识符（PID），用于在系统中标识和管理进程。

进程的主要特征包括：

独立性：
每个进程都有独立的内存空间和系统资源，不会受其他进程的影响。

执行状态：
进程可以处于运行、就绪、阻塞等不同的执行状态，根据进程调度算法决定执行顺序。

上下文切换：
由于操作系统需要在不同进程之间进行切换，进程可以通过上下文切换保存和恢复自己的执行环境。

通信与同步：
进程可以通过进程间通信机制实现信息的交换和共享资源，也可以通过同步机制实现协调和合作。

进程有哪些常见状态？

进程可以处于以下五种状态：

运行状态（Running）：

正在CPU上执行指令的进程处于运行状态。

等待状态（Waiting）：

也称作阻塞状态。
当进程需要某些资源以继续运行（例如，等待用户输入或等待文件读取）时，它将转入等待状态。
直到所需资源可用时，才会被重新放入可运行队列。

就绪状态（Ready）：

当进程已经准备好在CPU上运行，但由于其他进程正在CPU上运行，而暂时无法运行，此时就处于就绪状态。
就绪状态的进程会被放在一个队列中，等待CPU资源。

创建状态（New）：

当进程刚被创建但还未被调度到运行时，它处于创建状态。

终止状态（Terminated）：

一个进程完成了它的全部工作，或者被其他进程杀死，或者出现异常终止时，它就处于终止状态。
此时，操作系统将回收进程占用的资源并销毁该进程。

这些状态之间的转变会根据CPU调度，资源申请等情况来进行。

什么是僵尸进程？

僵尸进程（Zombie Process）指的是一个已经结束执行的子进程

但其父进程尚未调用wait()或waitpid()函数来获取子进程的终止状态信息。
在这种情况下，子进程的进程控制块(PCB)仍然存在系统中，但没有正常退出，因此处于僵尸状态。

僵尸进程的主要原因是进程在结束执行后，父进程并没有及时处理子进程的终止状态信息。

通常，父进程会通过调用wait()或waitpid()函数来等待子进程的退出，并获取其终止状态。

若父进程没有这样做，子进程就会成为僵尸进程。

僵尸进程不会占用系统资源（如CPU、内存等）

它们只占用一个进程ID（PID）和一些系统资源（如进程表项、部分内存等）。

但如果系统中存在大量僵尸进程，可能会耗尽可用的资源。

虽然僵尸进程本身无害，但过多的僵尸进程可能是不可取的。

为了避免僵尸进程的积累，父进程应适时调用wait()或waitpid()来获取终止状态信息
并通过kill()或终止自身来回收僵尸进程。
在某些情况下，可以使用信号处理程序，如SIGCHLD信号来自动处理子进程的退出状态。

总之，僵尸进程是指在父进程没有及时回收子进程终止状态时，子进程成为已经结束但仍占用系统资源的状态。

及时处理子进程的终止状态，是保持系统健康运行的重要措施。

如何僵尸进程太多，会出现什么问题？

当系统中存在太多的僵尸进程时，可能会导致以下问题：

资源浪费：

僵尸进程会占用系统的一些资源（如PID、内存等）
当僵尸进程过多时，会导致系统的资源浪费，降低系统的运行效率。

进程管理困难：

僵尸进程会使得进程管理变得复杂。
在进程终止后，其父进程需要调用wait()函数或者相关的系统调用来回收其资源
如果父进程没有正确处理僵尸进程，会导致僵尸进程无法完全终止并释放资源。

进程满载：

在某些情况下，如果系统产生大量的僵尸进程，可能会导致系统的进程表被填满，无法再创建新的进程来运行其他任务。

内存泄漏：

僵尸进程的资源无法被回收释放，可能会导致内存泄漏问题，最终导致系统的性能降低或崩溃。

因此，及时处理僵尸进程是非常重要的，可以采取合适的方法来清理僵尸进程

如使用适当的系统调用来回收资源，或者通过编写合适的代码来处理僵尸进程。

如何处理过多的僵尸进程？

处理过多僵尸进程的几种方法：

修复父进程：

确保父进程正确处理子进程的终止状态，使用wait()或waitpid()等系统调用来回收僵尸进程的资源。
父进程在fork子进程后，应该在适当的时候使用这些系统调用来检查子进程的终止状态，并进行处理。

手动杀死僵尸进程：

可以使用kill命令结合僵尸进程的PID来手动杀死僵尸进程。
使用命令ps aux | grep Z来查找僵尸进程的PID，然后使用kill PID命令来杀死该进程。
但这只是临时性的处理方式，仍然需要修复父进程来避免僵尸进程的产生。

编写垃圾回收程序：

可以编写一个定期运行的垃圾回收程序来扫描系统中的僵尸进程，并回收它们的资源。
这个程序可以使用系统调用waitpid()来检查并回收僵尸进程的资源。

修改子进程创建方式：

通过修改子进程的创建方式，可以避免产生僵尸进程。
例如，使用fork()后紧接着调用exec()或_exit()来替换原始的进程映像
并在父进程中忽略SIGCHLD信号，这样子进程终止时不会成为僵尸进程。

调整系统资源限制：

适当调整系统的资源限制，如进程表大小、最大进程数等限制，以防止系统中过多的僵尸进程积累。

不同的方法可以根据实际情况进行选择和组合，以有效地处理过多的僵尸进程。