两道操作系统面试题 4.14

死锁及其产生的原因是什么？

死锁是这样的一种情况：多个进程/线程同时被阻塞，它们中的一个或者全部都在等待某个资源被释放。由于进程/线程被无限期地阻塞，因此程序不可能正常终止。

死锁的产生有四个必要条件：

1. 互斥：资源是非共享的，一个资源一次只能给一个进程/线程使用，如果一个资源正在被使用，另一个进程/线程想要使用这个资源，就必须等待，直到该资源被释放
2. 占有并等待：一个进程/线程至少应该占有一个资源，并等待另一资源，而该资源被其他进程/线程所占有
3. 非抢占：资源不能被抢占，只能由持有该资源的进程/线程主动释放
4. 循环等待：一组等待资源的进程/线程，各自等待的资源是其他进程/线程所持有的

只要破坏了以上任意一个条件，死锁就不会发生。

对I/O模型的了解

• 阻塞I/O模型：应用程序发起I/O操作后会被阻塞，直到操作完成才返回结果。适用于对实时性要求不高的场景。
• 非阻塞I/O模型：应用程序发起I/O操作后立即返回，不会被阻塞，但需要不断轮询或者使用系统调用来检查I/O操作是否完成。适合于需要进行多路复用的场景，例如需要同时处理多个socket连接的服务器程序。
• I/O复用模型：通过系统调用，应用程序同时等待多个I/O操作，当其中任何一个I/O操作准备就绪时，应用程序会被通知。适合于需要同时处理多个I/O操作的场景，比如高并发的服务端程序。
• 信号驱动I/O模型：应用程序发起I/O操作后，可以继续做其他事情，当I/O操作完成时，操作系统会向应用程序发送信号来通知其完成。适合于需要异步I/O通知的场景，可以提高系统的并发能力。
• 异步I/O模型：应用程序发起I/O操作后可以立即做其他事情，当I/O操作完成时，应用程序会得到通知。异步I/O模型由操作系统内核完成I/O操作，应用程序只需等待通知即可。适合于需要大量并发连接和高性能的场景，能够减少系统调用次数，提高系统效率。