20201127-基础题总结

简述 Linux 系统态与用户态,什么时候会进入系统态?

从图上我们可以看出来通过系统调用将Linux整个体系分为用户态和内核态(或者说内核空间和用户空间)。

那内核态到底是什么呢?其实从本质上说就是我们所说的内核,它是一种特殊的软件程序,特殊在哪儿呢?控制计算机的硬件资源,例如协调CPU资源,分配内存资源,并且提供稳定的环境供应用程序运行

用户态就是提供应用程序运行的空间,为了使应用程序访问到内核管理的资源例如CPU,内存,I/O。内核必须提供一组通用的访问接口,这些接口就叫系统调用。

从用户态到内核态切换可以通过三种方式:

  1. 系统调用:其实系统调用本身就是中断,但是软件中断,跟硬中断不同。
  2. 异常:如果当前进程运行在用户态,如果这个时候发生了异常事件,就会触发切换。例如:缺页异常。
  3. 外设中断:当外设完成用户的请求时,会向CPU发送中断信号。

简述 LRU 算法及其实现方式

https://leetcode-cn.com/problems/lru-cache/

线程间有哪些通信方式?

  1. 锁机制:包括互斥锁条件变量读写锁自旋锁

    互斥锁确保同一时间只能有一个线程访问共享资源。当锁被占用时试图对其加锁的线程都进入阻塞状态(释放CPU资源使其由运行状态进入等待状态)。当锁释放时哪个等待线程能获得该锁取决于内核的调度。

    读写锁当以写模式加锁而处于写状态时任何试图加锁的线程(不论是读或写)都阻塞,当以读状态模式加锁而处于读状态时“读”线程不阻塞,“写”线程阻塞。读模式共享,写模式互斥。

    条件变量可以以原子的方式阻塞进程,直到某个特定条件为真为止。对条件的测试是在互斥锁的保护下进行的。条件变量始终与互斥锁一起使用。

    自旋锁上锁受阻时线程不阻塞而是在循环中轮询查看能否获得该锁,没有线程的切换因而没有切换开销,不过对CPU的霸占会导致CPU资源的浪费。 所以自旋锁适用于并行结构(多个处理器)或者适用于锁被持有时间短而不希望在线程切换产生开销的情况。

  2. 信号量机制(Semaphore):包括无名线程信号量和命名线程信号量

  3. 信号机制(Signal):类似进程间的信号处理