linux面试

Posted 2020-08-27

1.用户进程间通信主要哪几种方式

（1）管道（Pipe）：管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，允许一个进程和另一个与它有共同祖先的进程之间进行通信。

（2）命名管道（named pipe）：命名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信。命名管道在文件系统中有对应的文件名。命名管道通过命令mkfifo或系统调用mkfifo来创建。

（3）信号（Signal）：信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身；linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction（实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数）。

（4）消息（Message）队列：消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺

 

（5）共享内存：使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

（6）信号量（semaphore）：主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

（7）套接字（Socket）：更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

 

 

2.Linux中主要有哪几种内核锁？

Linux的内核锁主要是自旋锁和信号量。

自旋锁最多只能被一个可执行线程持有，如果一个执行线程试图请求一个已被争用（已经被持有）的自旋锁，那么这个线程就会一直进行忙循环——旋转——等待锁重新可用。要是锁未被争用，请求它的执行线程便能立刻得到它并且继续进行。自旋锁可以在任何时刻防止多于一个的执行线程同时进入临界区。

说明：自旋锁一般用于保护禁止内核抢占的临界区。

Linux中的信号量是一种睡眠锁。如果有一个任务试图获得一个已被持有的信号量时，信号量会将该任务推入等待队列，然后让其睡眠（也就是挂起）。这时处理器获得自由去执行其它代码。当持有信号量的进程将信号量释放后，在等待队列中的一个任务将被唤醒，从而便可以获得这个信号量。
信号量的睡眠特性，使得信号量适用于锁会被长时间持有的情况；只能在进程上下文中使用，因为中断上下文中是不能被调度的；另外当代码持有信号量时，不可以再持有自旋锁。

 

 

3.Linux 内核中的同步机制
原子操作

    原理：是借助于汇编语言指令中对“读－－修改－－写”具有原子性的汇编指令来实现。

信号量

    原理： 当内核控制路径试图获取内核信号量所保护的忙资源时，相应的进程被挂起；只有在 资源被释放时，进程才再次变为可运行。

    使用限制：只有可以睡眠的函数才能获取内核信号量 ；

                  中断处理程序和可延迟函数都不能使用内核信号量。

自旋锁

   主要用于多处理器环境中。

　原理：如果一个内核控制路径发现所请求的自旋锁已经由运行在另一个CPU上的内核控制路径“锁着”，就反复执行一条循环指令，直到锁被释放。

   说明：自旋锁一般用于保护禁止内核抢占的临界区。

　　　　在单处理器上，自旋锁的作用仅是禁止或启用内核抢占功能。

顺序锁

　　　顺序锁与自旋锁非常相似，仅有一点不同，即顺序锁中的写者比读者有较高的优先级，也就意味着即使读者正在读的时候也允许写者继续运行。

RCU (Read-Copy Update，顾名思义就是读-拷贝修改)

      主要用于保护被多个CPU读的数据结构。

　　允许多个读者和写者同时运行，且RCU是不用锁的。

　　使用限制：

　　　　　１）RCU只保护被动态分配并通过指针引用的数据结构

　　　　　２）在被RCU保护的临界区中，任何内核控制路径都不能睡眠。

　　原理：

　　　　当写者要更新数据时，它通过引用指针来复制整个数据结构的副本，然后对这个副本进行修改。修改完毕后，写者改变指向原数据结构的指针，使它指向被修改后的副本，（指针的修改是原子的）。

 

另外一些同步机制，包括大内核锁、读写锁、大读者锁。