By Fradow

一 基本概念

均用10-20字描述即可。

  1. 什么是内核（kernel），什么是外壳（shell）？
  2. 写出系统调用（syscall、ecall 等）的功能。
  3. 什么是数据竞争？为什么C代码中要避免数据竞争？
  4. 很多操作系统都没有关机指令，那么它是如何实现关闭计算机的？
  5. 为什么磁盘等存储设备要设计成按块读取？

二 进程、线程与地址空间

现在你想在Linux上实现 pidof 指令，可通过命令行参数传入进程名，打印拥有该进程名的所有进程号。

  1. pidof 的 main 函数有 argc、argv 两个参数，写出其函数原型，解释它们都代表什么含义。
  2. 命令行参数传给进程后存放在什么位置？
  3. 10-20字描述如何实现 pidof。
  4. 操作系统中的进程可以随时开始、中止。这对的实现有何影响？如果想让 pidof 显示（近期）历史上某个瞬间的进程列表，需要如何实现？

三 编译、链接和加载

以下是执行 ./a.out 后其进程对应的一段 pmap 输出。（回忆时编的，重点是最后一列）

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0000000000400000    132K r-x-- a.out
0000000000602000      4K r---- a.out
0000000000603000      4K r---- a.out
0000000000604000      4K rw--- a.out
00007f8b1c000000    128K rw--- [anon]
00007f8b1c020000    256K rw--- [anon]
00007f8b1c040000    132K rw--- [stack]
00007fffedcfed00      4K r-x-- [vvar]
00007fffedcff000      4K r---- [vdso]
  1. 解释静态链接和动态链接的区别。
  2. 在输出中的每一行地址空间后写出其表示的含义。./a.out 是通过静态链接还是动态链接得到的？
  3. 若实现一个调试器，支持用一个进程调试另一个进程，需要在操作系统上做什么设计（在系统对象和系统调用上）？

四 并发编程

现有n个线程（线程号为1, 2, 3, …, n）玩石头剪刀布，每个线程创建后均执行一次 play_one_round。其中调用 play 得到每个线程的胜负结果，若平局则结果均为 TIE。请写出完整的 play 函数实现。

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void play_one_round(int pid, int type) {
  assert(type == ROCK || type == SCISSORS || type == PAPER);
  int result = play(pid, type);
  switch (result) {
    case WIN: printf("I (%d) win!\n", pid); break;
    case LOSE: printf("I (%d) win!\n", pid); break;
    default: break;
  }
}

以下为可以使用的线程库函数。假设互斥锁初始状态为解锁。

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int mutex_lock(mutex_t *mutex);
int mutex_unlock(mutex_t *mutex);
sem_t semaphore = SEM_INIT(int value); // initialize semaphore
int sem_wait(sem_t sem, mutex_t *mutex);
int sem_post(sem_t sem, mutex_t *mutex);
int cond_wait(cond_t *cond, mutex_t *mutex);
int cond_signal(cond_t *cond, mutex_t *mutex);
int cond_broadcast(cond_t *cond, mutex_t *mutex);

五 文件系统

  1. Everything is a file. 目录是文件吗？
  2. 什么是文件描述符？写出3个返回文件描述符的系统调用名称。
  3. 解释操作系统如何区分一个文件是普通文件、流还是设备。
  4. RAID相比使用单个或多个可靠磁盘有何优点？
  5. 假如有一款内存得到普及，其容量和性能与DRAM相当，断电后数据不消失（但正在写入的内容可能会消失），这会对文件系统有何影响？可以适当展开分析。