LInux

4. Linux

（1） Linux的I/O模型介绍以及同步异步阻塞非阻塞的区别（超级重要）

https://blog.csdn.net/sqsltr/article/details/92762279

https://www.cnblogs.com/euphie/p/6376508.html

（IO过程包括两个阶段：（1）内核从IO设备读写数据和（2）进程从内核复制数据）

• 阻塞：调用IO操作的时候，如果缓冲区空或者满了，调用的进程或者线程就会处于阻塞状态直到IO可用并完成数据拷贝。
• 非阻塞：调用IO操作的时候，内核会马上返回结果，如果IO不可用，会返回错误，这种方式下进程需要不断轮询直到IO可用为止，但是当进程从内核拷贝数据时是阻塞的。
• IO多路复用就是同时监听多个描述符，一旦某个描述符IO就绪（读就绪或者写就绪），就能够通知进程进行相应的IO操作，否则就将进程阻塞在select或者epoll语句上。

• 同步IO：同步IO模型包括阻塞IO，非阻塞IO和IO多路复用。特点就是当进程从内核复制数据的时候都是阻塞的。
• 异步IO：在检测IO是否可用和进程拷贝数据的两个阶段都是不阻塞的，进程可以做其他事情，当IO完成后内核会给进程发送一个信号。

  （2） 文件系统的理解（EXT4，XFS，BTRFS）

  （3） EPOLL的介绍和了解

  https://zhuanlan.zhihu.com/p/56486633

https://www.jianshu.com/p/397449cadc9a

https://blog.csdn.net/davidsguo008/article/details/73556811

Epoll是Linux进行IO多路复用的一种方式，用于在一个线程里监听多个IO源，在IO源可用的时候返回并进行操作。它的特点是基于事件驱动，性能很高。

epoll将文件描述符拷贝到内核空间后使用红黑树进行维护，同时向内核注册每个文件描述符的回调函数，当某个文件描述符可读可写的时候，将这个文件描述符加入到就绪链表里，并唤起进程，返回就绪链表到用户空间，由用户程序进行处理。

Epoll有三个系统调用：epoll_create(),epoll_ctl()和epoll_wait()。

• eoll_create()函数在内核中初始化一个eventpoll对象，同时初始化红黑树和就绪链表。

• epoll_ctl()用来对监听的文件描述符进行管理。将文件描述符插入红黑树，或者从红黑树中删除，这个过程的时间复杂度是log(N)。同时向内核注册文件描述符的回调函数。

• epoll_wait()会将进程放到eventpoll的等待队列中，将进程阻塞，当某个文件描述符IO可用时，内核通过回调函数将该文件描述符放到就绪链表里，epoll_wait()会将就绪链表里的文件描述符返回到用户空间。

  （4） IO复用的三种方法（select,poll,epoll）深入理解，包括三者区别，内部原理实现？

  （1）select的方法介绍：select把所有监听的文件描述符拷贝到内核中，挂起进程。当某个文件描述符可读或可写的时候，中断程序唤起进程，select将监听的文件描述符再次拷贝到用户空间，然select后遍历这些文件描述符找到IO可用的文件。下次监控的时候需要再次拷贝这些文件描述符到内核空间。select支持监听的描述符最大数量是1024.
  
  （2）poll使用链表保存文件描述符，其他的跟select没有什么不同。

（3）epoll将文件描述符拷贝到内核空间后使用红黑树进行维护，同时向内核注册每个文件描述符的回调函数，当某个文件描述符可读可写的时候，将这个文件描述符加入到就绪链表里，并唤起进程，返回就绪链表到用户空间。

详见 https://www.cnblogs.com/Anker/p/3265058.html

（5） Epoll的ET模式和LT模式（ET的非阻塞）

• ET是边缘触发模式，在这种模式下，只有当描述符从未就绪变成就绪时，内核才会通过epoll进行通知。然后直到下一次变成就绪之前，不会再次重复通知。也就是说，如果一次就绪通知之后不对这个描述符进行IO操作导致它变成未就绪，内核也不会再次发送就绪通知。优点就是只通知一次，减少内核资源浪费，效率高。缺点就是不能保证数据的完整，有些数据来不及读可能就会无法取出。
• LT是水平触发模式，在这个模式下，如果文件描述符IO就绪，内核就会进行通知，如果不对它进行IO操作，只要还有未操作的数据，内核都会一直进行通知。优点就是可以确保数据可以完整输出。缺点就是由于内核会一直通知，会不停从内核空间切换到用户空间，资源浪费严重。

  （6） 查询进程占用CPU的命令（注意要了解到used，buf，代表意义）

  详见：https://blog.csdn.net/qq_36357820/article/details/76606113

1. top命令查看linux负载：
2. uptime查看linux负载
3. w查看linux负载：
4. vmstat查看linux负载

   （7） linux的其他常见命令（kill，find，cp等等）

   （8） shell脚本用法

   （9） 硬连接和软连接的区别

   （10） 文件权限怎么看（rwx）

   （11） 文件的三种时间（mtime, atime，ctime），分别在什么时候会改变

   （12） Linux监控网络带宽的命令，查看特定进程的占用网络资源情况命令

   （13）Linux中线程的同步方式有哪些？

   （14）怎么修改一个文件的权限

   chmod 777 (177 277 477 等，权限组合是 1 2 4，分别代表r x w )

   （15）查看文件内容常用命令

   详见： http://blog.sina.com.cn/s/blog_7b4ce6b101018l8l.html
5. cat 与 tac

cat的功能是将文件从第一行开始连续的将内容输出在屏幕上。当文件大，行数比较多时，屏幕无法全部容下时，只能看到一部分内容。所以通常使用重定向的方式，输出满足指定格式的内容

cat语法：cat [-n] 文件名 （-n ： 显示时，连行号一起输出）

tac的功能是将文件从最后一行开始倒过来将内容数据输出到屏幕上。我们可以发现，tac实际上是cat反过来写。这个命令不常用。

tac语法：tac 文件名。

1. more和less（常用）

more的功能是将文件从第一行开始，根据输出窗口的大小，适当的输出文件内容。当一页无法全部输出时，可以用“回车键”向下翻行，用“空格键”向下翻页。退出查看页面，请按“q”键。另外，more还可以配合管道符“|”（pipe）使用，例如:ls -al | more

more的语法：more 文件名

Enter 向下n行，需要定义，默认为1行；

Ctrl f 向下滚动一屏；

空格键 向下滚动一屏；

Ctrl b 返回上一屏；

= 输出当前行的行号；

:f 输出文件名和当前行的行号；

v 调用vi编辑器；

! 命令 调用Shell，并执行命令；

q 退出more

less的功能和more相似，但是使用more无法向前翻页，只能向后翻。

less可以使用【pageup】和【pagedown】键进行前翻页和后翻页，这样看起来更方便。

less的语法：less 文件名

1. head和tail

head和tail通常使用在只需要读取文件的前几行或者后几行的情况下使用。head的功能是显示文件的前几行内容

head的语法：head [n number] 文件名 (number 显示行数)

tail的功能恰好和head相反，只显示最后几行内容

tail的语法:tail [-n number] 文件名

1. nl
   复制代码

   1	nl的功能和cat -n一样，同样是从第一行输出全部内容，并且把行号显示出来

nl的语法：nl 文件名

1. vim

这个用的太普遍了，主要是用于编辑。

（16）怎么找出含有关键字的前后4行

（17）Linux的GDB调试

（18）coredump是什么 怎么才能coredump

coredump是程序由于异常或者bug在运行时异常退出或者终止，在一定的条件下生成的一个叫做core的文件，这个core文件会记录程序在运行时的内存，寄存器状态，内存指针和函数堆栈信息等等。对这个文件进行分析可以定位到程序异常的时候对应的堆栈调用信息。

coredump产生的条件

1. shell资源控制限制，使用 ulimit -c 命令查看shell执行程序时的资源 ，如果为0，则不会产生coredump。可以用ulimit -c unlimited设置为不限大小。
2. 读写越界，包括：数组访问越界，指针指向错误的内存，字符串读写越界
3. 使用了线程不安全的函数，读写未加锁保护
4. 错误使用指针转换
5. 堆栈溢出

   （19）tcpdump常用命令

   用简单的话来定义tcpdump，就是：dump the traffic on a network，根据使用者的定义对网络上的数据包进行截获的包分析工具。 tcpdump可以将网络中传送的数据包的“头”完全截获下来提供分析。它支持针对网络层、协议、主机、网络或端口的过滤，并提供and、or、not等逻辑语句来帮助你去掉无用的信息。

实用命令实例

将某端口收发的数据包保存到文件

sudo tcpdump -i any port 端口 -w 文件名.cap

打印请求到屏幕

sudo tcpdump -i any port 端口 -Xnlps0

默认启动

tcpdump
普通情况下，直接启动tcpdump将监视第一个网络接口上所有流过的数据包。
监视指定网络接口的数据包

tcpdump -i eth1
如果不指定网卡，默认tcpdump只会监视第一个网络接口，一般是eth0，下面的例子都没有指定网络接口。　

（20） crontab命令

详见：https://www.cnblogs.com/peida/archive/2013/01/08/2850483.html

corntab命令是用来指定用户计划任务的。用户将需要定时执行的任务写入crontab文件中，提交给crond进程定期执行。

• crontab命令用来对crontab文件进行管理

1．命令格式：
crontab [-u user] file
crontab [-u user] [ -e | -l | -r ]
2．命令功能：
通过crontab 命令，我们可以在固定的间隔时间执行指定的系统指令或 shell script脚本。时间间隔的单位可以是分钟、小时、日、月、周及以上的任意组合。这个命令非常设合周期性的日志分析或数据备份等工作。
3．命令参数：
-u user：用来设定某个用户的crontab服务，例如，“-u ixdba”表示设定ixdba用户的crontab服务，此参数一般有root用户来运行。
file：file是命令文件的名字,表示将file做为crontab的任务列表文件并载入crontab。如果在命令行中没有指定这个文件，crontab命令将接受标准输入（键盘）上键入的命令，并将它们载入crontab。
-e：编辑某个用户的crontab文件内容。如果不指定用户，则表示编辑当前用户的crontab文件。
-l：显示某个用户的crontab文件内容，如果不指定用户，则表示显示当前用户的crontab文件内容。
-r：从/var/spool/cron目录中删除某个用户的crontab文件，如果不指定用户，则默认删除当前用户的crontab文件。
-i：在删除用户的crontab文件时给确认提示。

• crontab文件内容

crond是Linux下的周期性执行系统任务的守护进程，他会根据/etc下的crontab配置文件的内容执行。用户需要将计划任务写入crontab文件中才能执行。

用户所建立的crontab文件中，每一行都代表一项任务，每行的每个字段代表一项设置，它的格式共分为六个字段，前五段是时间设定段，第六段是要执行的命令段，格式如下：

minute hour day month week command

其中：
minute： 表示分钟，可以是从0到59之间的任何整数。
hour：表示小时，可以是从0到23之间的任何整数。
day：表示日期，可以是从1到31之间的任何整数。
month：表示月份，可以是从1到12之间的任何整数。
week：表示星期几，可以是从0到7之间的任何整数，这里的0或7代表星期日。
command：要执行的命令，可以是系统命令，也可以是自己编写的脚本文件。
在以上各个字段中，还可以使用以下特殊字符：
星号（）：代表所有可能的值，例如month字段如果是星号，则表示在满足其它字段的制约条件后每月都执行该命令操作。
逗号（,）：可以用逗号隔开的值指定一个列表范围，例如，“1,2,5,7,8,9”
中杠（-）：可以用整数之间的中杠表示一个整数范围，例如“2-6”表示“2,3,4,5,6”
正斜线（/）：可以用正斜线指定时间的间隔频率，例如“0-23/2”表示每两小时执行一次。同时正斜线可以和星号一起使用，例如/10，如果用在minute字段，表示每十分钟执行一次。

（21） 查看后台进程

• jobs

查看当前控制台的后台进程

想要停止后台进程，使用jobs命令查看其进程号（比如为num），然后kill %num即可

• ps

查看后台进程

• top

查看所有进程和资源使用情况，类似Windows中的任务管理器

停止进程：界面是交互式的，在窗口输入k 之后输入PID，会提示输入停止进程模式 有SIGTERM和 SIGKILL 如果留空不输入，就是SIGTERM（优雅停止）

退出top：输入q即可

（22）调度算法总结

1.先来先去

 2.最短作业优先调度

 3.高响应比调度

 要求服务时间相同，等待时间少的先处理，等待时间相同，要求服务时间长的先处理。长作业和短作业得到了兼顾。

4.时间片轮转调度（Round Robin）

 5.最高优先级调度

6.多级反馈队列调度

• 1. 按照先来先服务原则排序，设置N个就绪队列为Q1，Q2...QN，每个队列中都可以放很多作业；
  2. 为这N个就绪队列赋予不同的优先级，第一个队列的优先级最高，第二个队列次之，其余各队列的优先权逐个降低；
  3. 设置每个就绪队列的时间片，优先权越高，算法赋予队列的时间片越小。时间片大小的设定按照实际作业（进程）的需要调整；
  4. 进程在进入待调度的队列等待时，首先进入优先级最高的Q1等待。
  5. 首先调度优先级高的队列中的进程。若高优先级中队列中已没有调度的进程，则调度次优先级队列中的进程。例如：Q1,Q2,Q3三个队列，只有在Q1中没有进程等待时才去调度Q2，同理，只有Q1,Q2都为空时才会去调度Q3。
  6. 对于同一个队列中的各个进程，按照时间片轮转法调度。比如Q1队列的时间片为N，那么Q1中的作业在经历了时间片为N的时间后，若还没有完成，则进入Q2队列等待，若Q2的时间片用完后作业还不能完成，一直进入下一级队列，直至完成。
  7. 在低优先级的队列中的进程在运行时，又有新到达的作业，那么在运行完这个时间片后，CPU马上分配给新到达的作业即抢占式调度CPU。

2.页面置换算法

缺页中断

1. 在 CPU 里访问一条 Load M 指令，然后 CPU 会去找 M 所对应的页表项。

2. 如果该页表项的状态位是「有效的」，那 CPU 就可以直接去访问物理内存了，如果状态位是「无效的」，则 CPU 则会发送缺页中断请求。

3. 操作系统收到了缺页中断，则会执行缺页中断处理函数，先会查找该页面在磁盘中的页面的位置。

4. 找到磁盘中对应的页面后，需要把该页面换入到物理内存中，但是在换入前，需要在物理内存中找空闲页，如果找到空闲页，就把页面换入到物理内存中。

5. 页面从磁盘换入到物理内存完成后，则把页表项中的状态位修改为「有效的」。

6. 最后，CPU 重新执行导致缺页异常的指令。

页表字段

 1.opt

页表内7、0、1其中7是最久没有被访问到的，将7置换出去。

2.lru

 看将来要用的页面 在已经在用的页面中哪个是最久不会被使用的，然后置换掉它。

4.clock-置换

 5.least used  

为每个在用的页面设置一个计数器，用的最少的置换掉。

三。磁盘调度算法

假设一组磁盘磁道位置

98，183，37，122，14，124，65，67

1.先来先服务。

2.最短时间优先

3.扫描算法

 先往一个方向扫，扫到没有访问位置为止然后转换方向再扫一次。

4.循环扫描

先往一个方向扫，然后掉头到磁头0方向再接着同方向扫。

5.look与c-look

look是扫描的优化，不会移动到尾端，移动到最远请求位置就返回了。

c-look是针对循环扫描的优化，不会移动到尾端，移动到最远请求位置就返回重扫。