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填空題
1. Linux的設備驅動分為 _________________三類，串口是什么類型設備______?
答案：字符、塊、網絡；字符。
需要說明的是，現實生活中的問題沒有絕對，字符、塊、網絡更多是從用戶的使用層面上來說的，但是Linux的很多驅動根本沒有用戶的使用層面，比如USB控制器、I2C控制器驅動等，他們更多的是給USB外設、I2C外設提供內核空間的傳輸接口。再比如針對Flash的MTD子系統(tǒng)，也本身不能歸納為字符、塊還是網絡。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。當然MTD也可以轉block。
我們絕對不能孤立和鉆牛角尖地去一定得出一個不是此就是彼的結論。
2.下面的程序，在Ubuntu PC的terminal運行，打印幾個hello__________
main()
{
fork();
printf("hello ");
fork();????
printf("hello ");
while(1);
}
答案：6個hello。
第一次fork后，出現2個進程執(zhí)行第一個printf，之后2個進程又執(zhí)行了fork，這個時候有4個進程執(zhí)行第2個printf。進程tree關系如下：
3. 用>=，>, ?=, ?<, ?<=? 連接進程的如下4個內存描述形式，分析它們之間的大小關系：
VSS______________ RSS
PSS_______________RSS
USS_______________PSS
答案：vss>=rss>=pss>=uss
理解一個進程的內存消耗的時候，要理解vss，rss，pss,uss這4個基本概念。它們的解釋分別為：
VSS- Virtual Set Size 虛擬耗用內存
RSS- Resident Set Size 實際使用物理內存
PSS- Proportional Set Size 比例化后實際使用的物理內存
USS- Unique Set Size 進程獨自占用的物理內存
下面的一幅圖上有3個進程，pid為1044的 bash、pid為1045的 bash和pid為1054的 cat。每個進程透過自己的頁表，把虛擬地址空間指向內存條上面的物理地址，每次切換一個進程，即切換一份獨特的頁表。
僅從此圖而言，進程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這個進程真實耗費的內存呢？這顯然也是不準確的，因為"4"明顯被3個進程指向，"5"明顯被2個進程指向，壞事是大家一起干的，不能1044一個人背黑鍋。這個時候，就衍生出了一個pss（按比例計算的駐留內存）的概念，僅從這一幅圖而言，進程1044的pss為：
rss= "4"/3 +"5"/2 +"6"
最后，還有進程1044獨占且駐留的內存uss（Unique Set Size?），僅從此圖而言，
Uss = "6"。
4. 下面這個程序，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，子進程會在vfork后將自己的MM直接暫時指向父進程。
本題若將vfork改為fork，答案則為10， 20， 10。因為fork，會執(zhí)行內存的“寫時拷貝”
5. ?請描述內核代碼如下三種編譯方式的含義
[]?____________________
[*]?__________________
[M]?___________________
答案：不編譯，編譯進kerne的image，編譯為module。送分題。
6. ?gdb設置斷點的指令是______，單步n和s的區(qū)別是____________________________________
答案：b, n單步會跳過函數，s單步會進入函數
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次運行比第一次運行快的原因是？
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次運行的速度比第一次快了很多倍，是因為第2次里面大量的major page fault和file讀取沒有了。第一次的運行導致I/O在內存的page cache的大量命中。
8. 請用公式描述下圖free命令中數字的關系
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. 描述內核atomic, spinlock, mutex這三個鎖分別的實用場景和主要區(qū)別
答案：atomic針對的是一個整數，可以用于中斷、軟中斷、進程上下文。但是由于現實生活中，一個整數獨立與別人無關的場景并不特別多見，所以atomic用地并沒有想象地那么多。比如下面一個結構體
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單獨操作a1, a2, a3,因為他們之間經常彼此交織，很可能應該被共同加lock，采用spinlock或mutex。
spinlock針對一個區(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、進程上下文到處都可以用。spinlock在核內會關閉scheduler，多核下核間則自旋（核A中斷、軟中斷、進程拿到后，核B中斷、軟中斷、進程想拿，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，當一個進程拿不到mutex的時候，也會放棄CPU進入睡眠狀態(tài)，直至目前占有mutex的進程釋放mutex將其喚醒。mutex鎖住的區(qū)間可能睡眠，mutex拿不到的時候也會自身進程睡眠，因此mutex一般只能用于進程上下文，不適合中斷、軟中斷、鎖住本核調度器的spinlock區(qū)間內。
編輯：黃飛
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工商網監(jiān)
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