持续总结中！2024年面试必问的操作系统面试题（一）

一、什么是操作系统？它有哪些基本功能？

操作系统（Operating System，简称OS）是计算机系统中的一个关键软件，它管理计算机硬件资源并提供各种服务以方便用户和应用程序的运行。操作系统充当了用户与计算机硬件之间的接口，同时也是所有软件应用程序运行的基础。

基本功能

进程管理：
- 操作系统负责创建、调度和管理进程（程序的执行实例）。
- 它处理进程的同步和通信，确保系统资源的有效分配。
内存管理：
- 操作系统负责分配和回收内存资源。
- 它使用各种内存管理技术，如分页、分段和虚拟内存，来优化内存的使用。
文件系统管理：
- 操作系统提供文件和目录的抽象，管理文件的存储、检索和组织。
- 它负责文件访问权限的控制和文件系统的维护。
设备管理：
- 操作系统管理计算机系统中的所有硬件设备，包括磁盘、打印机、网络接口等。
- 它通过设备驱动程序来控制硬件设备，提供抽象层以简化设备使用。
用户界面：
- 操作系统提供用户界面（如命令行界面CLI或图形用户界面GUI），使用户能够与系统交互。
- 它处理用户输入和输出，使得用户可以方便地执行命令和查看结果。
系统调用：
- 操作系统通过系统调用接口，允许应用程序请求操作系统提供的服务。
- 系统调用是应用程序与操作系统交互的主要方式。
错误检测和处理：
- 操作系统负责检测和处理系统运行中的错误和异常情况。
- 它确保系统的稳定性和数据的一致性。
安全性：
- 操作系统提供安全机制，保护系统免受未授权访问和恶意软件的侵害。
- 它管理用户认证、授权和数据加密等安全功能。
网络通信：
- 操作系统支持网络协议，允许计算机之间进行数据交换和通信。
- 它处理网络连接的建立、维护和数据传输。
系统监控和维护：
- 操作系统监控系统的性能和状态，提供系统维护工具。
- 它负责系统启动、关闭和恢复操作。

操作系统的设计和实现非常复杂，需要考虑效率、可靠性、安全性和易用性等多方面因素。不同的操作系统，如Windows、macOS、Linux等，虽然在用户界面和某些特性上有所不同，但它们在基本功能上是相似的。

二、解释进程和线程的区别。

进程（Process）和线程（Thread）是操作系统中两个基本的概念，它们在程序执行和资源管理方面扮演着重要的角色。以下是进程和线程的主要区别：

定义：
- 进程：进程是操作系统进行资源分配和调度的一个独立单位。它是应用程序运行的实例，拥有独立的内存空间，至少包含一个线程，即主线程。
- 线程：线程是进程中的一个实体，是CPU调度和执行的单位，是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自身基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源（如执行栈），但它可以与同属一个进程的其他线程共享进程所拥有的全部资源。
资源拥有：
- 进程拥有独立的内存空间，一个进程至少有一个线程，每个线程都拥有自己的栈空间。
- 线程共享所属进程的内存空间和资源，如全局变量、文件句柄等。
创建开销：
- 创建进程的开销通常比创建线程要大，因为操作系统需要分配独立的内存空间和系统资源。
- 创建线程的开销相对较小，因为线程可以共享进程的资源。
通信方式：
- 进程间通信（IPC）需要特定的机制，如管道、消息队列、共享内存或套接字等，因为它们拥有独立的内存空间。
- 线程间通信相对容易，因为它们可以访问共享的内存空间，但这也可能导致数据同步问题。
执行：
- 进程是程序的执行流的独立实体，每个进程有自己的执行栈。
- 线程是轻量级的执行流，同一进程内的线程共享相同的执行栈。
地址空间：
- 每个进程有自己的地址空间，进程间的地址空间是相互独立的。
- 同一进程内的线程共享相同的地址空间。
上下文切换：
- 进程间的上下文切换开销较大，因为涉及到不同的内存空间和可能的CPU资源重新分配。
- 线程间的上下文切换开销较小，因为它们共享相同的内存空间和资源。
系统支持：
- 操作系统支持进程的创建、调度和管理。
- 操作系统同样支持线程的创建和管理，但线程的调度通常是进程内的。
独立性：
- 进程具有较高的独立性，一个进程崩溃不会直接影响到其他进程。
- 线程的独立性较低，同一进程内的线程可能会相互影响，例如一个线程的崩溃可能导致整个进程的崩溃。
应用场景：
- 进程适用于运行独立的应用程序和服务。
- 线程适用于执行并发任务，提高程序的响应性和执行效率。