《对线面试官》|高频Linux面试题Part2

在《《对线面试官》| 高频 Linux 面试题 Part1》一文中&＃xff0c;给大家分享了一些在校招面试中常见的 Linux 面试题

闲话少说&＃xff0c;接着给大家分享干货&＃xff01;

20、Linux 操作系统的核心是什么&＃xff1f;

Linux 操作系统的核心是内核 Kernel

21、什么是 Linux 内核&＃xff1f;

内核是 Linux 操作系统的关键组件&＃xff0c;它借助进程间的通信和系统调用&＃xff0c;管理着系统上的所有软硬件&＃xff0c;充当软件和硬件之间的桥梁角色

内核的任务&＃xff1a;

1. 应用程序执行的流程管理
2. 内存和 I/O 管理
3. 系统调用的控制
4. 通过设备驱动程序来管理设备

总结&＃xff1a;内核是硬件与软件之间的一个中间层&＃xff0c;当软件&＃xff08;应用程序&＃xff09;需要去操作底层硬件时&＃xff0c;需要通过内核来实现。例如你想播放一首歌曲&＃xff0c;则播放程序就会去向内核发起请求&＃xff0c;内核则会去调用音箱播放歌曲&＃xff08;对于应用程序来说它是不知道底层硬件的&＃xff0c;它的认知最底层就是内核&＃xff09;

22、Linux 进程三大基本状态是什么&＃xff1f;

• 就绪态
  • 进程已经分配到除了 CPU 以外的所有资源&＃xff0c;只需要获得 CPU 便可立即执行
  • 即&＃xff1a;万事俱备只欠 CPU
• 执行态
  • 进程已经获得 CPU &＃xff0c;正在 CPU 上执行
• 阻塞态
  • 正在执行的进程&＃xff0c;由于要等待某个事件发生&＃xff08;例如等待 I/O 完成、等待信号、等待数据&＃xff09;而无法继续执行时&＃xff0c;就会放弃 CPU 进入到阻塞态

PS&＃xff1a;进程三种状态的切换

1. 就绪态——>执行态

处于就绪态的进程&＃xff0c;当进程调度程序为其分配了一个CPU后&＃xff0c;该进程便由就绪态转为执行态

2. 执行态——>就绪态

处于执行状态的进程在执行过程中&＃xff0c;因分配的时间片用完而不得已让出 CPU&＃xff0c;便由执行态转
变成就绪态

3. 执行态——>阻塞态

处在执行态的进程因等待某个事情发生而无法继续执行时&＃xff0c;便由执行态转变成阻塞态

4. 阻塞态——>就绪态

处于阻塞态的进程&＃xff0c;如果等待的事件已经发生&＃xff0c;便由阻塞态转变成就绪态

23、如何将文本中的注释和空行过滤掉&＃xff1f;

grep -Ev "^#|^$" file
^#&＃xff1a;以#开头&＃xff0c;即注释
^$&＃xff1a;空行


24、如何知道是哪个进程打开了哪个文件

通过 lsof 命令&＃xff0c;在 Linux 中一切皆文件&＃xff0c;通过 lsof 命令我们可以知道所有被进程打开的文件

举个例子&＃xff1a;有一个文件一直被某个进程打开写入导致你删除不了这个文件&＃xff0c;你就可以使用 lsof 命令找到是哪个进程占用文件&＃xff0c;再将进程 kill 掉就能删掉文件了

25、父子进程之间怎么通信&＃xff1f;

• 管道
  • 普通管道(pipe)
  • 流管道(s_pipe)
  • 命名管道&＃xff08;FIFO&＃xff09;
• 共享内存&＃xff1a;共享内存允许两个不相关的进程访问同一个逻辑内存
• 消息队列

26、什么是僵尸进程&＃xff1f;什么是孤儿进程&＃xff1f;

僵尸进程&＃xff1a;

当子进程比父进程先结束&＃xff0c;而父进程又没有回收子进程、释放子进程占用的资源&＃xff0c;此时子进程就会变成僵尸进程

即僵尸进程是一个早已死亡的进程&＃xff0c;但在进程表中仍占据一个位置

孤儿进程&＃xff1a;

如果父进程先结束&＃xff0c;子进程就会变成孤儿进程&＃xff0c;会被 init 进程接管&＃xff0c;子进程结束后其占用资源就会被 init 进程回收

为了避免孤儿进程退出时所占资源无法被回收而变成僵尸进程&＃xff0c;init 进程会接管这些孤儿进程&＃xff0c;被Init接管的所有进程都不会变成僵尸进程

27、如何查看文件的访问时间、修改时间&＃xff1f;

使用 stat 命令&＃xff0c;可以查看到文件的详细信息

28、在不查看文件内容的情况下&＃xff0c;如何快速判断这两份文件内容是否相同

使用 md5sum——计算检验 MD5 校验码

md5sum命令采用MD5报文摘要算法&＃xff08;128位&＃xff09;计算和检查文件的校验和

有 A.txt 和 B.txt 两份文件&＃xff0c;可以通过 MD5sum A.txt B.txt 命令来比较这两个文件内容是否相同

29、哪个配置文件可以设置 DNS server&＃xff1f;

/etc/reslove.conf


30、任务计划格式中&＃xff0c;前面5个数字分表表示什么含义&＃xff1f;

分时日月周

31、什么是系统负载&＃xff1f;

系统负载表示处在可执行状态和不可中断睡眠状态的进程数量

• 可执行状态进程&＃xff1a;
  • 指的是正在被CPU执行的进程以及在就绪队列上等待被CPU执行的进程&＃xff08;运行态、就绪态&＃xff09;
• 不可中断睡眠状态进程&＃xff1a;
  • 指的是处于内核关键流程中的进程&＃xff0c;而且这些流程不可以被打断&＃xff08;阻塞态&＃xff09;

32、什么是 CPU 使用率&＃xff1f;

CPU使用率是指在单位时间内CPU处在非空闲态的时间比&＃xff0c;反映了CPU的繁忙程度

比如说&＃xff1a;比如说单核CPU一秒内处在非空闲态的时间为0.6秒&＃xff0c;那么它的CPU使用率就是60%

而双核CPU一秒内处在非空闲态的时间分别为0.6s和0.4s&＃xff0c;那么它的CPU使用率为&＃xff08;0.4&＃43;0.6&＃xff09;/ 2 * 100% &＃61; 50%

举个例子&＃xff1a;

比如说有一家银行&＃xff0c;只有一个业务窗口&＃xff0c;每次只能接待一个人&＃xff08;单核CPU&＃xff09;

这一天&＃xff0c;有五个人要来办理业务&＃xff0c;由于只有一个窗口&＃xff0c;就会出现一人办理另外四人等待的情况&＃xff08;平负载为5&＃xff09;

在业务窗口那个人只有真正办理业务才算是真正使用这个窗口&＃xff0c;才意味着窗口正在忙碌&＃xff08;CPU使用率&＃xff09;

33、CPU 使用率与系统负载的关系

总结&＃xff1a;

• cpu使用率升高&＃xff0c;会导致平均负载升高
• 平均负载升高&＃xff0c;CPU使用率不一定会升高&＃xff08;有可能是I/O压力使得出现大量不可中断睡眠进程导致的平均负载升高&＃xff0c;但这是 CPU 是空闲状态的&＃xff09;

34、什么是 CPU 上下文切换&＃xff1f;

先来了解下什么是 CPU 上下文

Linux是一个多任务操作系统&＃xff0c;它支持远大于CPU数量的任务同时运行&＃xff0c;但这些任务并不是真正在同时运行&＃xff0c;而是系统在很短时间内将CPU轮流分配给它们&＃xff0c;造成了多任务同时进行的错觉&＃xff08;宏观上并发&＃xff09;

比如说B任务在就绪队列等待CPU执行完A任务后执行它&＃xff0c;那么CPU就需要知道任务从哪里加载&＃xff0c;从哪里开始执行&＃xff0c;这些都是系统事先帮它设置好CPU寄存器和程序计数器&＃xff0c;即 CPU 上下文

CPU上下文切换

CPU上下文切换就是先把前一个任务&＃xff08;A任务&＃xff09;的CPU上下文&＃xff08;也就是 CPU 寄存器和程序计数器&＃xff09;保存起来然后加载新任务&＃xff08;B任务&＃xff09;的上下文到CPU寄存器和程序计数器&＃xff0c;最后再跳转到程序计数器所指的新位置&＃xff0c;运行新任务而保存起来的上下文&＃xff0c;会存储在系统内核中&＃xff0c;当该任务重新调度执行时会再次加载进来&＃xff0c;从而保证任务原来状态不受影响

35、进程如何访问计算机内存&＃xff1f;

进程是无法之间访问物理内存的&＃xff0c;只有内核才可以访问物理内存

Linux 内核给每个进程都提供了一个独立的连续的虚拟地址空间&＃xff0c;通过这个空间进程就可以访问到虚拟内存&＃xff0c;而这个虚拟地址空间又被分为内核空间和用户空间

进程在用户态时能访问用户地址空间&＃xff0c;在内核态可以访问内核地址空间

每个进程的内核空间内存关联的都是相同的物理内存&＃xff0c;方便进程切换到内核态后访问

不是所有的虚拟内存都会被分配到物理内存的&＃xff0c;只有那些实际使用的虚拟内存才被分配物理内存&＃xff0c;并且通过内存映射来管理

内存映射&＃xff1a;虚拟内存地址映射到物理内存地址为了完成内存映射&＃xff0c;内核为每个进程都维护了一张页表&＃xff0c;记录虚拟地址与物理地址的映射关系

36、聊聊 Linux 的写时复制吧

先来看下 Linux 的两个函数——fork() 和 exec()

• fork()
  • Linux 系统中创建进程的主要方法&＃xff0c;通过 fork() 会创建出一个和父进程完全相同的子进程
  • Linux下 init 进程是所有进程的爹&＃xff0c;Linux 的进程都通过 init 进程或 init 的子进程fork(vfork) 出来的
• exec()
  • 父进程 fork 出一个子进程&＃xff0c;这个子进程是父进程的副本
  • exec() 作用就是装载一个新的程序&＃xff08;可执行映像&＃xff09;&＃xff0c;覆盖当前进程内存空间中的映像&＃xff0c;从而执行不同的任务
  • 即 exec() 在执行时会直接替换掉当前进程的地址空间

了解了这两个函数的作用后&＃xff0c;再来看下写时复制技术

Linux 写时复制技术&＃xff08;copy-on-write&＃xff09;&＃xff0c;简称 COW

传统做法下&＃xff0c;父进程 fork 出一个和它完全相同的子进程&＃xff0c;会直接将父进程的数据拷贝到子进程中&＃xff0c;父子进程之间的数据段和堆栈是相互独立的

一般来说&＃xff0c;子进程被 fork 出之后都会执行 exec() 来实现自己想要的功能

所以如果按照传统的做法&＃xff0c;父进程 fork 子进程时拷贝过去的数据是没用的&＃xff0c;因为子进程会执行 exec() &＃xff0c;导致原数据被清空

既然很多时候父进程拷贝给子进程的数据是无效的&＃xff0c;于是便有了写时复制这项技术

COW介绍&＃xff1a;

• 父进程 fork 出的子进程与父进程共享内存空间&＃xff0c;即一开始的时候父进程的数据不会复制给子进程&＃xff0c;这样创建子进程的速度就很快了&＃xff01;(不用复制&＃xff0c;直接指向父进程的物理空间)
• 只有当父子进程中有更改段的事件发生时&＃xff08;即写入操作&＃xff09;&＃xff0c;再为子进程分配相应的物理空间

COW原理&＃xff1a;

• fork之后&＃xff0c;内核把父进程中所有的内存页的权限设置为只读&＃xff0c;然后子进程的地址空间指向父进程&＃xff0c;与父进程共享数据。当父子进程都只读内存时&＃xff0c;正常执行
• 当其中某个进程写内存时&＃xff0c;CPU 检测到内存页是只读的&＃xff0c;就会触发页异常中断&＃xff0c;这时候内核就会把触发异常的页复制一份出来&＃xff0c;这样父子进程就各自持有独立的异常页&＃xff08;其余的页还是共享父进程的&＃xff09;

COW好处&＃xff1a;

• 减少分配和复制大量资源时带来的时间消耗
• 检查不必要的资源分配&＃xff0c;比如fork进程时&＃xff0c;并不是所有的页面都需要复制&＃xff0c;父进程的代码段和只读数据段都不被允许修改&＃xff0c;所以无需复制

PS&＃xff1a;除了 fork() 之外其实有个 vfork()

这个 vfork() 更牛掰&＃xff0c;内核连子进程的虚拟地址空间结构也不创建了&＃xff0c;直接共享父进程的虚拟空间&＃xff0c;也意味着共享了父进程的物理空间

总结&＃xff1a;写时复制&＃xff0c;即资源的复制只有在需要写入的时候才进行&＃xff0c;不然就是以只读的形式共享&＃xff0c;这样可以省去了 fork 子进程时的无用数据复制所需的开销

37、程序和进程的区别

我们知道&＃xff0c;计算机只认识 0 和 1&＃xff0c;所以无论用哪种语言编写代码&＃xff0c;最后都需要通过某种方法将其翻译成二进制文件&＃xff0c;才能在计算机中运行起来

而为了让这些代码能够正常运行&＃xff0c;我们往往还要给它提供数据&＃xff0c;这些数据加上代码本身的二进制文件存放在磁盘上&＃xff0c;就是我们平常所说的一个个**”程序“**

然后我们就可以在计算机上运行这个程序了

首先操作系统将这个程序从磁盘读到内存当中&＃xff0c;然后去交给 CPU 去执行&＃xff0c;CPU 与 内存协作&＃xff0c;又会使用到 CPU 寄存器存放数值&＃xff0c;内存堆栈保存执行的命令和变量&＃xff0c;如果有输入和输出&＃xff0c;I/O 设备也会去执行

一旦程序被执行起来&＃xff0c;它就从磁盘上的二进制文件&＃xff0c;变成了内存中的数据、寄存器里的值&＃xff0c;堆栈中的指令&＃xff0c;被打开的文件&＃xff0c;以及各种设备状态信息的一个集合&＃xff0c;由静态变成了动态

像这样一个程序运行起来后的计算机执行环境的总和&＃xff0c;就是进程

总结&＃xff1a;程序是存储在磁盘上的二进制文件&＃xff0c;进程是程序的运行时