操作系统高频（四）linux基础-优快云博客

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操作系统高频（四）linux基础

1.32位Linux系统的寻址空间是多大？进程能申请的内存有这么大吗？⭐

32位Linux系统的寻址空间是4GB（2^32）大小。

进程实际能够申请的内存大小不会达到整个寻址空间的大小。这是因为Linux内核需要使用一部分地址空间来映射内核空间和其他系统资源，因此用户进程可用的地址空间会受到限制。

通常情况下，32位Linux系统下，用户进程可用的地址空间大小在2GB至3GB之间。

但是，通过使用特殊的技术，比如PAE（Physical Address Extension），可以扩展32位系统的可用内存范围。PAE允许32位处理器处理超过4GB的物理内存，并提供更大的寻址空间，但是单个进程仍然受到32位寻址限制的限制。

2.Linux系统中进程默认栈空间是多大？如何修改？⭐

Linux系统中，进程的默认栈空间大小通常是由操作系统内核设置的，默认情况下是8MB。这个大小在不同的系统中可能会有所不同，但通常在2MB到10MB之间。

如果需要修改进程的栈空间大小，可以使用ulimit命令来进行调整。ulimit命令用于设置或显示进程资源限制。要修改栈空间大小，可以使用以下命令：

ulimit -s <stack_size>

其中，<stack_size>是要设置的栈空间大小，以KB为单位。例如，要将栈空间大小设置为16MB，可以使用以下命令：

ulimit -s 16384

需要注意的是，ulimit命令是针对当前的shell会话生效的，修改只在当前会话中有效。如果需要永久修改栈空间大小，可以将相应命令添加到用户的shell配置文件中，如~/.bashrc或~/.bash_profile。这样，每次启动新的shell时都会生效。

3.Linux系统中调试崩溃问题的流程是？⭐

收集崩溃信息：当发生崩溃时，系统通常会生成一些崩溃信息，比如核心转储文件（core dump）或者错误日志。首先，需要收集这些信息，以便后续的调试工作。
分析核心转储文件：如果有核心转储文件生成，可以使用调试器（如GDB）来加载核心转储文件，并查看堆栈回溯、变量值等信息。这将有助于确定崩溃发生的位置和原因。
查看系统日志：检查系统日志（通常位于/var/log目录下）以获取任何与崩溃相关的信息，如错误消息、警告等。这些信息可能有助于确定崩溃的原因。
重现崩溃：如果崩溃问题是可以重现的，尽量复现崩溃，以便在调试时能够更好地观察和分析现象。
使用调试器：使用调试器（如GDB）来附加到崩溃的进程或执行崩溃的程序。通过观察程序的执行过程、设置断点、查看变量值等，可以深入分析问题，并找到导致崩溃的具体原因。
跟踪代码执行流：通过单步调试、观察变量值、堆栈跟踪等方式，跟踪程序的执行流，找到潜在的缺陷或异常情况。

4.用户空间与内核通信方式有哪些？⭐⭐⭐

系统调用：用户空间程序通过系统调用向内核请求执行特定的操作，如读写文件、创建进程等。
文件接口：用户空间程序通过文件接口读写文件来与内核进行通信，传递数据和命令。
procfs：用户空间程序通过读写/proc文件系统的特定文件与内核通信，获取或修改内核状态和信息。
sysfs：用户空间程序通过读写/sys文件系统中的文件与内核通信，查询或修改设备属性和参数。
netlink套接字：用户空间程序通过netlink套接字与内核进行双向通信，用于网络配置、管理等任务。
共享内存：用户空间程序通过映射共享内存区域来读写数据，实现高效的数据交换。
设备文件：用户空间程序通过打开和读写设备文件与内核进行通信，如串口设备、字符设备等。

5.linux下检查内存状态的命令⭐⭐⭐

free命令：用于查看系统内存的使用情况，包括总内存、已用内存、可用内存等。示例命令：free -h
top命令：除了显示系统的整体资源使用情况外，还可以查看每个进程的内存使用情况。示例命令：top
vmstat命令：显示系统的虚拟内存统计信息，包括内存使用情况、交换空间使用情况等。示例命令：vmstat
/proc/meminfo文件：该文件提供了系统内存的详细信息，可以使用cat或者less命令来查看。示例命令：cat /proc/meminfo
pmap命令：用于显示进程内存映射的详细信息，包括内存地址、权限、映射的文件等。示例命令：pmap <进程ID>

6.简述自旋锁和互斥锁的使用场景？⭐⭐⭐⭐

自旋锁（Spin Lock）和互斥锁（Mutex Lock）是常见的线程同步机制，它们适用于不同的使用场景：

自旋锁：

自旋锁采用了一种忙等待的方式，线程在无法获得锁时不会被阻塞，而是一直循环检查锁的状态，直到获得锁为止。
自旋锁适用于锁被占用的时间非常短暂而且线程竞争不激烈的情况。
自旋锁不涉及上下文切换，因为线程在等待锁时会忙等待。因此，在多核处理器上，自旋锁可以表现得更好，因为它充分利用了处理器的并行性和线程的空闲时间。

自旋锁的使用场景包括：临界区较短且竞争不激烈的情况，常见于多核处理器、高性能计算和实时系统等。

互斥锁：

互斥锁提供了线程的互斥访问，即只有一个线程能够获得锁并执行临界区代码，其他线程需要等待。
互斥锁适用于临界区较长或者有激烈线程竞争的情况。
互斥锁涉及到线程的阻塞和唤醒操作，当锁被占用时，等待线程会被阻塞，直到锁被释放。

互斥锁的使用场景包括：临界区较长或者需要保证临界区的独占性的情况，常见于共享资源的读写、数据库访问、线程间通信等

7.说说常见信号有哪些，表示什么含义？⭐

1	SIGHUP	终端挂起信号，当终端关闭或连接丢失时触发，通常用于通知进程重新加载配置文件
2	SIGINT	程序中止信号，用于中止前台进程。相当于输出 Ctrl+C 快捷键
8	SIGFPE	在发生致命的算术运算错误时发出。不仅包括浮点运算错误，还包括溢出及除数为 0 等其他所有的算术运算错误
9	SIGKILL	用来立即结束程序的运行。本信号不能被阻塞、处理和忽略。般用于强制中止进程
14	SIGALRM	时钟定时信号，计算的是实际的时间或时钟时间。alarm 函数使用该信号
15	SIGTERM	正常结束进程的信号，kill 命令的默认信号。如果进程已经发生了问题，那么这个信号是无法正常中止进程的，这时我们才会尝试 SIGKILL 信号，也就是信号 9
17	SIGCHLD	子进程结束时, 父进程会收到这个信号。
18	SIGCONT	该信号可以让暂停的进程恢复执行。本信号不能被阻断
19	SIGSTOP	该信号可以暂停前台进程，相当于输入 Ctrl+Z 快捷键。本信号不能被阻断

8. 互斥量能不能在进程中使用？⭐⭐

可以。

互斥量可以在单个进程内的多个线程之间使用，也可以在不同进程间进行共享。在多线程情况下，互斥量被用作互斥锁（Mutex Lock），以确保在临界区资源上的互斥访问。通过加锁和解锁操作，互斥量可以实现线程的安全同步。

在多进程的情况下，可以使用带有命名的互斥量来实现跨进程间的同步和互斥访问。不同进程可以创建或打开同一个命名互斥量对象，并通过对互斥量对象的加锁和解锁操作来实现进程间的互斥和同步。

9. 说说线程池的设计思路，线程池中线程的数量由什么确定？⭐⭐⭐

如何实现一个线程池：

线程池的实现主要包括以下几个步骤：

创建一个线程安全的任务队列，充当生产者消费者队列，用于存储待执行的任务。可以使用阻塞队列等线程安全的数据结构实现。
初始化固定数量的线程，并让它们进入等待状态，准备处理任务。
当任务队列为空时，所有线程阻塞，等待新任务的到来。可以使用条件变量来实现线程的阻塞和唤醒机制。
当有任务需要加入队列时，先对队列进行加锁，然后将任务添加到队列中。
通过条件变量通知一个阻塞中的线程来处理任务。当任务添加到队列后，使用条件变量唤醒一个线程，该线程从队列中取出任务并执行。

线程池中线程数量的选择与CPU、IO、并行和并发等因素有关。以下是针对不同情况下线程池大小的一些建议：

CPU密集型应用：如果任务主要是计算密集型，即需要大量的CPU时间，通常将线程池大小设置为CPU核心数量+1，这样可以保持CPU的高利用率。
IO密集型应用：如果任务主要是IO密集型，即任务在等待IO操作的时间较长，可以增加线程池的大小，一般建议将线程池大小设置为2倍的CPU核心数量加1。这样可以充分利用CPU的计算能力，同时允许一些线程在等待IO操作时进行并发执行。
并行度和响应性需求：线程池的大小还受到任务的并行度和对响应性的需求影响。根据公式最佳线程数目 = （线程等待时间与线程CPU时间之比 + 1）* CPU数目，线程等待时间所占比例越高，就需要更多的线程来充分利用等待时间；线程CPU时间所占比例越高，就可以减少线程的数量。考虑到任务等待时间和CPU时间的比例，可以调整线程池的大小以提供最佳的性能。