[系统运维]面试之操作系统

I/O多路复用

概念描述

• I/O指的是网络I/O流
• 多路是指连接到Server上的多个TCP对象
• 复用是指共用一个或固定数量的线程与Server进行通讯

场景分析

• 大量的Client访问Server，造成Server中存在大量的Socket(TCP的服务套接字)。
• 一般情况下每个Client通过在Server中对应的Socket服务Server都需要Thread的支持。
• 但客观情况是，Server是有固定上限的Thread数量的(这个由服务器的性能决定)。
• 并且Client并不是都时刻访问服务器，Client能够接受一定时间的延迟。

解决思路

• 在这种场景下我们不可能为每一个Client对应的Thread创建线程，再结合Client不是时刻请求Server和其允许一定程度的延时。
• 因此，我们可以创建一定数量(一个或少数)的线程通过轮询或其他方式来让Client对应的Socket暂时使用这个线程去完成对Server的请求。

死锁

死锁的定义

• 多个进程在运行的过程中因争夺临界资源而导致的一个僵局。
• 当进程处于这种状态时，如没有外部介入下，进程将无法进行运行。

死锁产生的原因

• 竞争资源
• 进程间推进顺序非法

死锁产生的必要条件

• 互斥条件

  一个资源被占用之后，其他请求无法占用这个资源。

• 请求和保持条件

  在继续请求其他资源的同时，不释放自身占用的资源。

• 不可抢占条件

  当前已占用的资源不可被其他请求所占用。

• 环路等待条件

  进程之间相互占用对方需要的资源，都在等待对方占用的资源。

预防死锁

• 摒弃“请求和保持”条件

  系统规定所有进程在开始运行之前，都必须一次性地申请其在整个运行过程所需的全部资源。

• 摒弃“不可抢占”条件

  当一个已经保持了某些资源的进程，再提出新的资源请求而不能立即得到满足时，必须释放它已经保持了的所有资源，待以后需要时再重新申请。

• 摒弃“环路等待”条件

  系统将所有资源按类型进行线性排队，并赋予不同的序号。

  例如，令输入机的序号为1，打印机的序号为2，磁带机为3，磁盘为4。所有进程对资源的请求必须严格按照资源序号递增的次序提出。

检测死锁

• 资源分配图

解除死锁

• 剥夺资源
• 撤消进程

进程和线程

• 进程是运行时程序的封装，是系统分配和调度资源的独立单位，实现了系统的并发性。
• 线程是进程的子任务，是cpu分配和调度的独立单位，保证程序的实时性和进程的并发性。
• 程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程，线程依赖于进程而存在。
• 线程共享一段空间，进程独享一段空间。

进程间通信的方式

• 共享存储器
  • 共享内存
• 通信传递
  • 消息队列
• 管道通信
  • 管道及命名管道
• 信号量
• 套接字