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OS进程调度

news 来源：原创 2025/6/30 3:23:56

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Q1：你是如何保证两个进程不能同时访问共享资源的？

✅ 推荐回答：

我实现了基于结构体的互斥锁，使用 mutex_lock() 来加锁资源。如果已有任务持有锁，则当前任务会被阻塞并加入等待队列，直到被唤醒。解锁时通过 mutex_unlock() 唤醒下一个等待任务。整个过程通过关闭中断临界区 + 自定义调度器配合实现互斥。

任务切换时，段寄存器都一样吗？

答案是：
大多数情况下，除了 CS 可能不同，其他段寄存器（DS、ES、FS、GS、SS）在任务之间是一样的。

✅ 1. CS（代码段）：
在不同任务之间，如果特权级不同（Ring 0 vs Ring 3），CS 会不同：

内核任务：CS = 0x08（Ring0）

用户任务：CS = 0x1B（Ring3）

必须切换，否则任务运行时权限不对。

✅ 2. DS / ES / FS / GS / SS（数据/栈/辅助段）：
在平坦模型下，它们都指向同一个数据段（如 GDT[2]）：

base = 0, limit = 4GB

所以在任务切换时，你可以让这些段寄存器保持不变，或者每次切换任务时重新加载为相同的值。

✅ 3. 用户态任务（Ring3）时除外：
如果你支持用户态任务，那么段寄存器的 selector 必须换成 DPL=3 的段描述符（如 0x1B）；

否则用户程序就能访问内核地址，会破坏隔离性。

❓Q2：你的信号量是怎么实现的？和互斥锁有何区别？

✅ 推荐回答：

信号量管理的是“资源数量”，可以大于1，适用于限制并发资源使用；而互斥锁只能是“0或1”，用于严格控制独占访问。我的 sem_wait() 会在资源为0时阻塞任务，sem_notify() 唤醒等待的任务或累加资源数。适合多消费者-多生产者场景。

❓Q3：你怎么阻塞/唤醒一个进程的？调度器是怎么配合的？

✅ 推荐回答：

我通过 task_set_block() 将当前任务从就绪队列移除，并放入互斥锁或信号量的等待队列。下一次调度器触发时，选择其他可运行任务。等资源可用时，mutex_unlock() 或 sem_notify() 调用 task_set_ready() 把任务放回就绪队列。

❓Q4：是否考虑了中断上下文并发访问问题？

✅ 推荐回答：

是的，我在 mutex_lock() 和 sem_wait() 等关键操作中使用 irq_enter_protection() 关闭中断，确保临界区原子性。这样即使中断在任何时刻触发，也不会破坏队列结构或状态变量。

整个阻塞/唤醒过程

进程阻塞 /
唤醒机制的核心接口，它们和调度器一起决定了哪个任务能执行、哪个必须等待。理解和讲清它们，是面试中体现你调度系统掌控力的重要部分。

我的内核中通过 task_set_block() 和 task_set_ready() 实现了任务的阻塞与唤醒机制。当前任务如果无法继续执行（如锁不可用、IO等待），我调用 task_set_block() 将它从就绪队列中移除，并加入资源等待队列。等资源可用后，通过 task_set_ready() 将任务状态设为就绪，重新加入就绪队列。调度器在时钟中断或任务切换点检查就绪队列，从中选出可运行任务。这个机制确保了资源的安全访问和 CPU 时间的合理分配。

✅ 四、亮点总结（面试总结这样说）

在进程同步方面，我实现了可重入互斥锁和标准的计数信号量，所有操作都支持阻塞/唤醒机制，并结合调度器完成进程切换。在具体实现中，我使用了链表管理等待队列，利用关闭中断保护临界区，确保在多任务切换下保持一致性。在 TTY 缓冲区、磁盘读写等模块中广泛应用，保证了多进程访问资源的正确性。

🎙️ 进程同步与互斥实现答辩稿

在我的操作系统中，我实现了两种进程间同步与互斥机制：互斥锁（mutex）和信号量（semaphore）。

互斥锁用于保护共享资源，例如控制台输出、文件结构等，防止多个进程同时访问。我的 mutex_lock() 支持可重入，如果当前任务已持有锁则计数加一，否则任务会阻塞并加入等待队列。mutex_unlock() 在释放锁后会唤醒下一个等待任务，并立即赋予锁。

信号量用于控制资源数量，比如生产者-消费者模型。我实现了 sem_wait() 和 sem_notify()，前者在资源不足时阻塞当前进程，后者在资源可用时唤醒等待任务或增加计数。

这两者都通过链表维护等待队列，并在操作时使用 irq_enter_protection() 关闭中断，确保原子性。调度器会在任务阻塞或唤醒时切换到其他可运行任务。

目前我在 TTY 输入输出、磁盘驱动、文件系统等模块广泛应用了这两套机制，实现了安全可靠的多进程资源管理。

tss

Q1：你是如何保证两个进程不能同时访问共享资源的？

任务切换时，段寄存器都一样吗？

❓Q2：你的信号量是怎么实现的？和互斥锁有何区别？

❓Q3：你怎么阻塞/唤醒一个进程的？调度器是怎么配合的？

❓Q4：是否考虑了中断上下文并发访问问题？

整个阻塞/唤醒过程

✅ 四、亮点总结（面试总结这样说）

🎙️ 进程同步与互斥 实现答辩稿

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