《对线面试官》| 高频 Linux 面试题 Part2

前言

在《《对线面试官》| 高频 Linux 面试题 Part1》一文中，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，接着给大家分享干货！

20、Linux 操作系统的核心是什么？

Linux 操作系统的核心是内核 Kernel

21、什么是 Linux 内核？

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

内核的任务：

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

22、Linux 进程三大基本状态是什么？

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

PS：进程三种状态的切换

1. 就绪态——>执行态

处于就绪态的进程，当进程调度程序为其分配了一个CPU后，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，因分配的时间片用完而不得已让出 CPU，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，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，如果等待的事件已经发生，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？

grep -Ev "^#|^$" file
^#：以#开头，即注释
^$：空行
1
2
3

24、如何知道是哪个进程打开了哪个文件

通过 lsof 命令，在 Linux 中一切皆文件，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：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，你就可以使用 lsof 命令找到是哪个进程占用文件，再将进程 kill 掉就能删掉文件了

25、父子进程之间怎么通信？

• 管道
  • 普通管道(pipe)
  • 流管道(s_pipe)
  • 命名管道（FIFO）
• 共享内存：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？什么是孤儿进程？

僵尸进程：

当子进程比父进程先结束，而父进程又没有回收子进程、释放子进程占用的资源，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，但在进程表中仍占据一个位置

孤儿进程：

如果父进程先结束，子进程就会变成孤儿进程，会被 init 进程接管，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，init 进程会接管这些孤儿进程，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？

使用 stat 命令，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，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（128位）计算和检查文件的校验和

有 A.txt 和 B.txt 两份文件，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？

/etc/reslove.conf
1

30、任务计划格式中，前面5个数字分表表示什么含义？

分时日月周

31、什么是系统负载？

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：
  • 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（运行态、就绪态）
• 不可中断睡眠状态进程：
  • 指的是处于内核关键流程中的进程，而且这些流程不可以被打断（阻塞态）

32、什么是 CPU 使用率？

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

比如说：比如说单核CPU一秒内处在非空闲态的时间为0.6秒，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，那么它的CPU使用率为（0.4+0.6）/ 2 * 100% = 50%

举个例子：

比如说有一家银行，只有一个业务窗口，每次只能接待一个人（单核CPU）

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

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，才意味着窗口正在忙碌（CPU使用率）

33、CPU 使用率与系统负载的关系

总结：

• cpu使用率升高，会导致平均负载升高
• 平均负载升高，CPU使用率不一定会升高（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，但这是 CPU 是空闲状态的）

34、什么是 CPU 上下文切换？

先来了解下什么是 CPU 上下文

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

比如说B任务在就绪队列等待CPU执行完A任务后执行它，那么CPU就需要知道任务从哪里加载，从哪里开始执行，这些都是系统事先帮它设置好CPU寄存器和程序计数器，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（A任务）的CPU上下文（也就是 CPU 寄存器和程序计数器）保存起来然后加载新任务（B任务）的上下文到CPU寄存器和程序计数器，最后再跳转到程序计数器所指的新位置，运行新任务而保存起来的上下文，会存储在系统内核中，当该任务重新调度执行时会再次加载进来，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？

进程是无法之间访问物理内存的，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，通过这个空间进程就可以访问到虚拟内存，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，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，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，只有那些实际使用的虚拟内存才被分配物理内存，并且通过内存映射来管理

内存映射：虚拟内存地址映射到物理内存地址为了完成内存映射，内核为每个进程都维护了一张页表，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，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，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，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（可执行映像），覆盖当前进程内存空间中的映像，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，再来看下写时复制技术

Linux 写时复制技术（copy-on-write），简称 COW

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

一般来说，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，父进程 fork 子进程时拷贝过去的数据是没用的，因为子进程会执行 exec() ，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，于是便有了写时复制这项技术

COW介绍：

• 父进程 fork 出的子进程与父进程共享内存空间，即一开始的时候父进程的数据不会复制给子进程，这样创建子进程的速度就很快了！(不用复制，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（即写入操作），再为子进程分配相应的物理空间

COW原理：

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

COW好处：

• 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，比如fork进程时，并不是所有的页面都需要复制，父进程的代码段和只读数据段都不被允许修改，所以无需复制

PS：除了 fork() 之外其实有个 vfork()

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

总结：写时复制，即资源的复制只有在需要写入的时候才进行，不然就是以只读的形式共享，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，计算机只认识 0 和 1，所以无论用哪种语言编写代码，最后都需要通过某种方法将其翻译成二进制文件，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，我们往往还要给它提供数据，这些数据加上代码本身的二进制文件存放在磁盘上，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，然后去交给 CPU 去执行，CPU 与 内存协作，又会使用到 CPU 寄存器存放数值，内存堆栈保存执行的命令和变量，如果有输入和输出，I/O 设备也会去执行

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

总结：程序是存储在磁盘上的二进制文件，进程是程序的运行时