Linux：面试题

1. 什么是中断和异常？

中断：由外部设备（如键盘、网卡）触发的异步事件，用于通知 CPU 有紧急事件需要处理。
异常：由 CPU 内部执行指令时产生的同步事件（如除零错误、缺页异常），需要操作系统介入处理。

2. 用户态和核心态

用户态：进程运行在受限环境，只能访问自己的内存空间和受限系统调用。
核心态：操作系统内核运行的特权模式，可访问所有硬件资源和内存空间。

3. 并行和并发

并行：多个任务在多核 CPU 上同时执行。
并发：多个任务在单核 CPU 上通过时间片轮转交替执行，宏观上看似同时运行。

4. 内部碎片和外部碎片

内部碎片：分配的内存块大于实际所需，导致部分空间浪费（如固定分区分配）。
外部碎片：内存中存在多个小空闲块，但无法合并为大连续空间（如动态分区分配）。

5. 僵尸进程和孤儿进程

僵尸进程：子进程结束后，父进程未回收其状态信息（PID、退出码等），导致进程控制块残留。
孤儿进程：父进程提前退出，子进程被 init 进程（PID=1）收养。

6. 信号和信号量

信号：用于进程间异步通知的机制（如SIGTERM、SIGKILL）。
信号量：用于进程 / 线程同步的计数器，通过 P/V 操作控制临界资源的访问。

7. 常用 Linux 命令

文件操作：ls、cd、mkdir、rm、cp、mv
文本处理：grep、sed、awk
进程管理：ps、top、kill、pkill
网络：ping、ifconfig/ip、netstat/ss
权限：chmod、chown

8. 查看和杀死进程

查看进程：ps aux（详细列表）、top/htop（实时监控）、pgrep <进程名>（获取 PID）。
杀死进程：kill （默认发送 SIGTERM）、kill -9 （强制终止）、pkill <进程名>。

9. 局部性原理

程序在执行时倾向于访问近期使用过的内存区域（时间局部性）和相邻内存位置（空间局部性），是缓存设计的基础。

10. 进程 vs 线程

11. 进程的状态

运行态：正在 CPU 上执行。
就绪态：等待 CPU 调度。
阻塞态：等待外部事件（如 IO）。
创建态：进程正在被创建。
终止态：进程正在退出。

12. 进程间通信（IPC）方式

管道：半双工通信（如|）。
消息队列：基于消息的存储 - 转发机制。
共享内存：最快的方式，直接访问同一块物理内存。
信号量：同步机制，控制对共享资源的访问。
套接字（Socket）：跨主机通信。

13. 线程同步方式

互斥锁：同一时间只允许一个线程访问临界区。
读写锁：允许多个线程同时读，写时互斥。
条件变量：线程等待特定条件满足。
信号量：允许多个线程并发访问有限资源。

14. 常见锁

互斥锁（Mutex）：二进制锁，用于互斥访问。
自旋锁（Spinlock）：不睡眠，循环等待锁释放（适用于短时间持有）。
读写锁（ReadWriteLock）：读共享、写互斥。
递归锁（Reentrant Lock）：允许同一线程多次加锁。

15. 死锁的条件与解除

死锁条件：互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待。
解除方法：
预防：破坏死锁的四个条件之一（如资源一次性分配）。
避免：银行家算法动态检测安全性。
检测与恢复：定期检测并强制释放资源。

16. 进程调度算法

先来先服务（FCFS）：按到达顺序调度。
短作业优先（SJF）：优先调度执行时间最短的进程。
时间片轮转（RR）：每个进程分配固定时间片。
多级反馈队列：动态调整优先级，平衡长短期作业。

17. 分段 vs 分页

18. 页面置换算法

FIFO：淘汰最早进入内存的页面。
LRU：淘汰最久未使用的页面（需维护访问顺序）。
OPT：淘汰未来最长时间不会使用的页面（理论最优）。
Clock：近似 LRU，用访问位（Reference Bit）实现。

19. IO 多路复用

通过一个线程监视多个 IO 事件（如 socket 连接），当有事件就绪时通知应用程序处理。
常见实现：select、poll、epoll（Linux）、kqueue（BSD/macOS）。