2021操作系统面试题深度解析：进程与线程、同步与安全

操作系统面试题总结概述了2021年面试中常见的操作系统相关问题，主要涉及进程和线程的概念及其区别、进程同步与线程间同步的方法、以及缓冲区溢出的概念和危害。以下是详细的解析： 1. **进程与线程的区别** - 进程是程序执行的独立实例，拥有自己的资源和上下文，是系统调度的基本单位，通过进程控制块（PCB）管理。 - 线程则是进程中的轻量级实体，是CPU调度的基本单位，一个进程中可以包含多个线程，它们共享进程的资源，但可以并发执行。 2. **进程同步方式** - 管道：半双工通信，仅限于有亲缘关系的进程间，如普通管道、流管道和命名管道。 - 系统IPC（如消息队列、信号量和共享存储）：支持多进程间通信，信号量用于控制资源访问，消息队列存放消息，信号则用于复杂事件通知。 - SOCKET：网络编程中的通信方式，主要用于分布式系统间的通信。 3. **线程间同步方法** - 互斥量（Synchronized/Lock）：保证同一时间只有一个线程访问共享资源，防止数据竞争。 - 信号量（Semaphore）：限制同一时间访问资源的线程数量，实现多线程协作。 - 事件（信号）：Wait/Notify机制使得线程等待特定事件的发生，并进行优先级比较。 4. **缓冲区溢出** - 概念：程序尝试写入的数据超过预定缓冲区大小，导致合法数据被覆盖，可能破坏程序结构或执行恶意代码。 - 危害：可能导致程序崩溃、服务拒绝，甚至可能被利用进行攻击（如注入恶意代码）。 - 原因：程序员在处理用户输入时缺乏边界检查，未能正确限制输入数据的长度。 5. **进程状态** - 进程一般具有以下状态： - 新建（New）：进程刚创建但未被操作系统初始化。 - 就绪（Ready）：进程已准备好运行，但当前没有获取到CPU资源。 - 运行（Running）：进程正在CPU上执行。 - 阻塞（Blocked）：进程由于某种原因暂停，如等待I/O完成或信号处理。 - 完成（Terminated/Dead）：进程执行完毕或者被系统终止。 掌握这些概念对于理解操作系统底层工作原理和设计高效的并发程序至关重要。在面试中，候选人需要能够深入解释这些概念，以及它们在实际编程中的应用和避免潜在问题的方法。