星途 面试题库

请简要描述常见的进程调度算法，如先来先服务（FCFS）、短作业优先（SJF）、时间片轮转（RR）和优先级调度算法，它们各自的优缺点是什么，在提高处理机利用率方面有何不同表现？

假设一个系统中有多个进程，包括I/O 密集型和 CPU 密集型进程，设计一个调度策略，既能保证 I/O 设备的充分利用，又能提高 CPU 的利用率，阐述该调度策略的实现思路及对系统整体性能的影响。

在多核处理器环境下，进程调度面临新的挑战和机遇。请分析多核处理器与单核处理器在进程调度方面的差异，提出一种针对多核处理器的进程调度优化方案，说明如何通过该方案提高处理机利用率，并阐述可能遇到的问题及解决方法。

请描述进程间资源竞争可能出现的常见场景，并阐述至少两种解决进程间资源竞争的方式及其原理。

假设系统中有三类资源A、B、C，数量分别为10、5、7。当前有5个进程P0 - P4，它们的最大需求矩阵Max、已分配资源矩阵Allocation以及剩余资源向量Available如下：Max = [[7, 5, 3], [3, 2, 2], [9, 0, 2], [2, 2, 2], [4, 3, 3]]，Allocation = [[0, 1, 0], [2, 0, 0], [3, 0, 2]

在一个多核多线程且资源种类繁多的复杂操作系统环境中，传统的死锁检测与资源分配算法可能面临性能瓶颈。请你设计一种优化策略，既能高效地检测死锁，又能合理分配资源以提高系统整体性能。详细阐述该策略的设计思路、关键数据结构以及算法流程，并分析其在不同负载情况下的性能表现。

请描述在操作系统中，如何通过信号量机制实现进程的同步与互斥？请举例说明信号量的取值变化及对应的进程行为。

假设有一个多进程的文件系统操作场景，多个进程可能同时对文件进行读写操作，要求保证读操作之间可以并发执行，但写操作必须独占，且写操作执行时不能有读操作。请设计一套基于管程（Monitor）的解决方案来实现这个进程同步与互斥需求，并说明设计思路和关键代码逻辑。

在操作系统内核中，进程同步与互斥机制的性能对系统整体性能影响重大。考虑到现代多核处理器的架构，现有的自旋锁、信号量等机制在高并发场景下存在一定的性能瓶颈。请你从操作系统内核设计角度，提出一种优化进程同步与互斥机制的方案，详细阐述该方案如何减少锁争用、提高多核处理器利用率，并分析其可能面临的挑战和解决方案。

请简要阐述进程通信的概念，并详细说明消息队列和共享内存这两种进程通信方式的优缺点。