填空題

1. Linux的設(shè)備驅(qū)動(dòng)分為 _________________三類，串口是什么類型設(shè)備______?

答案：字符、塊、網(wǎng)絡(luò)；字符。

需要說明的是，現(xiàn)實(shí)生活中的問題沒有絕對(duì)，字符、塊、網(wǎng)絡(luò)更多是從用戶的使用層面上來說的，但是Linux的很多驅(qū)動(dòng)根本沒有用戶的使用層面，比如USB控制器、I2C控制器驅(qū)動(dòng)等，他們更多的是給USB外設(shè)、I2C外設(shè)提供內(nèi)核空間的傳輸接口。再比如針對(duì)Flash的MTD子系統(tǒng)，也本身不能歸納為字符、塊還是網(wǎng)絡(luò)。MTD既有字符層面的接口，但是更多的是MTD層面的read page、write page、read oob, write oob，erase block這樣的提供給yaffs2， jffs2等文件系統(tǒng)的接口。當(dāng)然MTD也可以轉(zhuǎn)block。

我們絕對(duì)不能孤立和鉆牛角尖地去一定得出一個(gè)不是此就是彼的結(jié)論。

2.下面的程序，在Ubuntu PC的terminal運(yùn)行，打印幾個(gè)hello__________

main()

{

fork();

printf("hello ");

fork();????

printf("hello ");

while(1);

}

答案：6個(gè)hello。

第一次fork后，出現(xiàn)2個(gè)進(jìn)程執(zhí)行第一個(gè)printf，之后2個(gè)進(jìn)程又執(zhí)行了fork，這個(gè)時(shí)候有4個(gè)進(jìn)程執(zhí)行第2個(gè)printf。進(jìn)程tree關(guān)系如下：

3. 用>=，>, ?=, ?<, ?<=? 連接進(jìn)程的如下4個(gè)內(nèi)存描述形式，分析它們之間的大小關(guān)系：

VSS______________ RSS

PSS_______________RSS

USS_______________PSS

答案：vss>=rss>=pss>=uss

理解一個(gè)進(jìn)程的內(nèi)存消耗的時(shí)候，要理解vss，rss，pss,uss這4個(gè)基本概念。它們的解釋分別為：

VSS- Virtual Set Size 虛擬耗用內(nèi)存

RSS- Resident Set Size 實(shí)際使用物理內(nèi)存

PSS- Proportional Set Size 比例化后實(shí)際使用的物理內(nèi)存

USS- Unique Set Size 進(jìn)程獨(dú)自占用的物理內(nèi)存

下面的一幅圖上有3個(gè)進(jìn)程，pid為1044的 bash、pid為1045的 bash和pid為1054的 cat。每個(gè)進(jìn)程透過自己的頁表，把虛擬地址空間指向內(nèi)存條上面的物理地址，每次切換一個(gè)進(jìn)程，即切換一份獨(dú)特的頁表。

僅從此圖而言，進(jìn)程1044的vss和rss分別是：

vss= "1"+"2"+"3"

rss= "4"+"5"+"6"

但是是不是“4"+"5"+"6”就是1044這個(gè)進(jìn)程真實(shí)耗費(fèi)的內(nèi)存呢？這顯然也是不準(zhǔn)確的，因?yàn)?4"明顯被3個(gè)進(jìn)程指向，"5"明顯被2個(gè)進(jìn)程指向，壞事是大家一起干的，不能1044一個(gè)人背黑鍋。這個(gè)時(shí)候，就衍生出了一個(gè)pss（按比例計(jì)算的駐留內(nèi)存）的概念，僅從這一幅圖而言，進(jìn)程1044的pss為：

rss= "4"/3 +"5"/2 +"6"

最后，還有進(jìn)程1044獨(dú)占且駐留的內(nèi)存uss（Unique Set Size?），僅從此圖而言，

Uss = "6"。

4. 下面這個(gè)程序，三次打印的data分別是__, __, __。

int data = 10;

int child_process()

{

printf("Child process %d, data%d ",getpid(),data);

data = 20;

printf("Child process %d, data%d ",getpid(),data);

_exit(0);

}

int main(int argc,char* argv[])

{

if(vfork()==0) {

child_process(); ???

}

else{

sleep(1);

printf("Parent process %d,data %d ",getpid(), data);

}

}

答案：10, 20,20?

本題屬于送分題。既然是vfork，子進(jìn)程會(huì)在vfork后將自己的MM直接暫時(shí)指向父進(jìn)程。

本題若將vfork改為fork，答案則為10， 20， 10。因?yàn)閒ork，會(huì)執(zhí)行內(nèi)存的“寫時(shí)拷貝”

5. ?請(qǐng)描述內(nèi)核代碼如下三種編譯方式的含義

[]?____________________

[*]?__________________

[M]?___________________

答案：不編譯，編譯進(jìn)kerne的image，編譯為module。送分題。

6. ?gdb設(shè)置斷點(diǎn)的指令是______，單步n和s的區(qū)別是____________________________________

答案：b, n單步會(huì)跳過函數(shù)，s單步會(huì)進(jìn)入函數(shù)

7. 下面一段python程序：

hello.py

print "Hello World! Love, Python"

echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches后，第2次運(yùn)行比第一次運(yùn)行快的原因是？

答案：下面的測試可以顯示第二次比第一次快的原因。

$ sudo sh -c 'echo 3 > /proc/sys/vm/drop_caches'

第一次運(yùn)行:

$ ime -v python hello.py

Hello World! Love, Python

Command being timed: "python hello.py"

...

Elapsed (wall clock) time (hss or m 0:00.19

...

Major (requiring I/O) page faults: 29

Minor (reclaiming a frame) page faults: 546

Voluntary context switches: 122

Involuntary context switches: 34

Swaps: 0

File system inputs: 9920

...

第二次運(yùn)行:

$ ime -v python hello.py

Hello World! Love, Python

Command being timed: "python hello.py"

...

Elapsed (wall clock) time (hss or m 0:00.01

...

Major (requiring I/O) page faults: 0

Minor (reclaiming a frame) page faults: 552

Voluntary context switches: 1

Involuntary context switches: 8

Swaps: 0

File system inputs: 0

File system outputs: 0

...

第2次運(yùn)行的速度比第一次快了很多倍，是因?yàn)榈?次里面大量的major page fault和file讀取沒有了。第一次的運(yùn)行導(dǎo)致I/O在內(nèi)存的page cache的大量命中。

8. 請(qǐng)用公式描述下圖free命令中數(shù)字的關(guān)系

a = ___________ +? ________

g = b - ________ - _________

h = c + ________ + _________

答案：a= b+c; g= b- e -f; h =c +e +f; 送分題。

第二行的used是第一行used減去兩類page cache(buffers和cached)；第二行的free是第一行的free加上兩類page cache。

buffers是指用來給塊設(shè)備做的page cache大小（比如/dev/sda1）；cached是來給文件系統(tǒng)里面文件做的page cache大小（比如/usr/local/xxx/1.jpg）。

問答題

1. 描述內(nèi)核atomic, spinlock, mutex這三個(gè)鎖分別的實(shí)用場景和主要區(qū)別

答案：atomic針對(duì)的是一個(gè)整數(shù)，可以用于中斷、軟中斷、進(jìn)程上下文。但是由于現(xiàn)實(shí)生活中，一個(gè)整數(shù)獨(dú)立與別人無關(guān)的場景并不特別多見，所以atomic用地并沒有想象地那么多。比如下面一個(gè)結(jié)構(gòu)體

struct a

{

int a1;

int a2;

int a3;

};

盡管a1, a2, a3都是int，但是并不意味著可以用atomic單獨(dú)操作a1, a2, a3,因?yàn)樗麄冎g經(jīng)常彼此交織，很可能應(yīng)該被共同加lock，采用spinlock或mutex。

spinlock針對(duì)一個(gè)區(qū)間(critical section)，spinlock鎖住的區(qū)間不能睡眠，因此，spinlock也是中斷、軟中斷、進(jìn)程上下文到處都可以用。spinlock在核內(nèi)會(huì)關(guān)閉scheduler，多核下核間則自旋（核A中斷、軟中斷、進(jìn)程拿到后，核B中斷、軟中斷、進(jìn)程想拿，核B自旋）。一般情況下，spinlock鎖住的區(qū)間要短，要不睡眠。

mutex鎖住的區(qū)間可能睡眠，當(dāng)一個(gè)進(jìn)程拿不到mutex的時(shí)候，也會(huì)放棄CPU進(jìn)入睡眠狀態(tài)，直至目前占有mutex的進(jìn)程釋放mutex將其喚醒。mutex鎖住的區(qū)間可能睡眠，mutex拿不到的時(shí)候也會(huì)自身進(jìn)程睡眠，因此mutex一般只能用于進(jìn)程上下文，不適合中斷、軟中斷、鎖住本核調(diào)度器的spinlock區(qū)間內(nèi)。

編輯：黃飛

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