Linux面试小问题

1、软中断和硬中断的区别？

（1）硬中断为硬件产生中断信号，CPU相应中断信号；而软中断与硬件无关，由CPU调度。比如产生一个EXT中断或者MSI中断、Mailbox中断等，触发CPU来响应，这是硬中断。软中断一般作为中断的下半部来处理，CPU在中断处理函数的上半部处理需要尽快完成的工作，然后由内核来调度下半部的执行，这里的下半部可以使用软中断来实现，或者tasklet、workqueue来实现。

（2）软中断一般是处理I/O请求，不会中断CPU，由内核调度。而硬中断一般是响应硬件中断信号，会中断CPU，会触发内核中的中断函数。流程上，软中断从进程切换到驱动程序，而硬中断会是硬件->CPU->中断处理函数。

从本质上来讲，中断是一种电信号，当设备有某种事件发生时，它就会产生中断，通过总线把电信号发送给中断控制器。 
如果中断的线是激活的，中断控制器就把电信号发送给处理器的某个特定引脚。处理器于是立即停止自己正在做的事，跳到中断处理程序的入口点，进行中断处理。

①硬中断是由外部设备对CPU的中断，具有随机性和突发性；软中断由程序控制，执行中断指令产生的，无面外部施加中断请求信号，因此不是随机的而是安排好的。如信号就是软件中断，键盘输入、鼠标点击就是硬件中断。 
②硬中断的中断响应周期，CPU需要发中断回合信号（NMI（Non Maskable Interrupt，不可屏蔽中断）不需要），软中断的中断响应周期内，CPU不需发中断回合信号。 
③硬中断的中断号是由中断控制器提供的（NMI硬中断的中断号系统指定为02H）；软中断的中断号由指令直接给出，无需使用中断控制器。 
④硬中断是可屏蔽的（NMI硬中断不可屏蔽），软中断不可屏蔽。

2、UDP和TCP可以绑定同一个端口？ 
答： 
TCP、UDP可以绑定同一端口来进行通信。端口是一种抽象的软件结构（包括一些数据结构和I/O缓冲区），TCP/IP传输层的两个协议TCP和UDP是完全独立的两个软件模块，因此各自的端口号也相互独立，可以拥有相同的端口号，并不冲突。

3、Linux环境中，如何产生子进程，由如何判断哪个是子进程和父进程？ 
答： 
使用fork()来产生子进程。通过fork()的返回值来判断当前进程是父进程还是子进程，父进程返回子进程的进程ID，子进程返回0，如果fork失败，返回-1，错误号保存在errno中。

4、子进程可以访问父进程的变量吗？ 
答： 
子进程可以访问父进程变量。子进程“继承”父进程的数据空间，堆和栈，其地址总是一样的，因为在fork时整个虚拟地址空间被复制，但是虚拟地址空间所对应的物理内存却没有复制。比如，这个时候父子进程中变量 x对应的虚拟地址和物理地址都相同，但等到虚拟地址空间被写时，对应的物理内存空间被复制，这个时候父子进程中变量x对应的虚拟地址还是相同的，但是物理地址不同，这就是”写时复制”。还有父进程和子进程是始终共享正文段（代码段）。

5、除了使用fork产生子进程，还有其它的方法吗？ 
答： 
vfork()函数的调用序列和返回值与fork相同，同样可以创建一个新进程，但两者的语义不同。 
vfork()与fork的区别有二： 
（1）vfork出的子进程不拷贝父进程的地址空间，即使父进程的数据被修改。新进程的目的是exec一新程序。 
（2）在vfork调用中，子进程先运行，父进程挂起，直到子进程调用exec或exit，在这以后，父子进程的执行顺序不再有限制。如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。

6、进程间通信的几种方式？哪种效率最高？ 
答： 
（1）管道（PIPE）和命名管道（FIFO）——比如shell的重定向。 
（2）信号（Signal）——比如杀死某些进程kill -9，比如使用命令nohup使进程忽略SIGHUP信号，让进程在终端退出后，运行在系统后台。信号是一种软件中断。 
（3）消息队列（Message Queue）——相比共享内存会慢一些，缓冲区有限制，但不用加锁，适合命令等小块数据。 
（4）共享内存（Shared Memory）——最快的IPC方式，同一块物理内存映射到进程A、B各自的进程地址空间，可以看到对方的数据更新，需要注意同步机制，比如互斥锁、信号量。适合传输大量数据。 
（5）信号量（Semaphore）。 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。不是用于交换大批数据,而用于多线程之间的同步.常作为一种锁机制,防止某进程在访问资源时其它进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步和互斥。如对信号量执行PV操作，实现生产者与消费者之间的同步。 
（6）套接字（Socket）——Socket网络编程，网络中不同主机间的进程间通信，属高级进程间通信。

1）无名管道：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。  

缺点：是默认缓冲区太小，只有4K ；数据本身没有边界，需要应用程序自己解释

2）有名管道：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。 

     有名管道虽然可以提供给任意关系的进程使用．但是由于其长期存在于系统之中，使用不当容易出错。

3）默认缓冲区和单消息上限都要大一些 ，为64K，它并不局限于父子进程间通信，只要一个相同的key，就可以让不同的进程定位到同一个消息队列上，它也可以用来给双向通信，不过稍微加个标识，可以通过消息中的type进行区分，比如一个任务分派进程，创建了若干个执行子进程，不管是父进程发送分派任务的消息，还是子进程发送任务执行的消息，都将type设置为目标进程的pid，因为msgrcv可以指定只接收消息类型为type的消息，这样就实现了子进程只接收自己的任务，父进程只接收任务结果。

      用户在使用消息缓冲进行通信时不再需要考虑同步问题．使用方便，但是信息的复制需要额外消耗CPU的时间．不适宜于信息量大或操作频繁的场合。

4）共享内存针对消息缓冲的缺点改而利用内存缓冲区直接交换信息，无须复制，快捷、信息量大是其优点。共享内存的几乎可以认为没有上限，它也是不局限与父子进程，采用跟消息队列类似的定位方式，因为内存是共享的，不存在任何单向的限制，最大的问题就是需要应用程序自己做互斥。必须由各进程利用其他同步工具解决。另外，由于内存实体存在于计算机系统中．所以只能由处于同一个计算机系统中的诸进程共享。不方便网络通信。

7、Linux多线程同步方式 ？ 
答： 
（1）互斥量（mutex）； 
（2）读写锁（reader-writer lock）; 
（3）自旋锁（spin lock）； 
（4）条件变量（condition）； 
（5）信号量（semaphore）。如同进程一样，线程也可以通过信号量来实现同步； 
（6）屏障（barrier）。

8、如何解决哲学家进餐问题？ 
答： 
哲学家进餐问题是由荷兰学者Dijkstra提出的经典的线程和进程间步问题之一。产生死锁的四个必要条件是： 
（1）互斥条件； 
（2）请求和保持条件； 
（3）不可剥夺条件； 
（4）环路等待条件。 
筷子是绝对互斥的，我们可以破坏其它三种条件来解决哲学家进餐问题。解决办法如下： 
（1）破坏请求保持条件 
利用原子思想完成。即只有拿起两支筷子的哲学家才可以进餐，否则，一支筷子也不拿。 
（2）破坏不可剥夺条件 
当哲学家相互等待时，选择一个哲学家作为牺牲者，放弃手中的筷子，这样就保证有一位哲学家可以就餐了。 
（3）破坏环路等待条件 
解法一：奇数号哲学家先拿他左边的筷子，偶数号哲学家先拿他右边的筷子。这样破坏了同方向环路； 
解法二：至多允许N-1位哲学家进餐，将最后一个哲学家停止申请资源，断开环路。最终能保证有一位哲学家能进餐，用完释放两只筷子，从而使更多的哲学家能够进餐。

9、硬链接和软连接的区别？

硬链接文件和原文件指向同样的数据，两者就像克隆一样，inode号也相同，当删除原 文件时，硬链接文件仍然存在有效。但硬链接文件不同于文件的复制。应该说硬链接文件的产生只是原文件所在目录文件的内容发生改变，原文件的数据并没有得到复制，而复制文件，磁盘上有两份数据。简单说，硬链接就是一个类似于别名的概念。当原来的名字没有了，别名照样可以使用（可以防止误删）。只有当最后一个连接被删除的时候，文件的数据块和目录的链接才会被释放。    

      软连接和windows系统的快捷方式含义一样，软链接和原文件的inode不同，该文件的内容是指向原文件的路径信息。对软件链接进行读写操作的时候，系统会自动把该操作转化成对源文件的操作。但删除链接文件时，仅删除链接文件，不删除源文件。

      软链接就好像是指针一样。而硬链接就是引用。

10、多进程时wait用来干什么？

等待子进程执行完毕：如果其所有子进程都在运行，则阻塞；如果一个子进程已经终止，正在等待的父进程获取到终止状态，则取得该子进程的终止状态立即返回；如果他没有任何子进程，则立即出错返回。