Linux的内核相关问题

1、简述Linux进程内存空间分为哪几个段？作用分别是什么？
主要分为以下5部分：
Text：存放可执行的指令操作，其只读不能写；
Bss：存放未初始化的全局变量和静态变量；
Data：存放初始化的全局变量和静态变量；
Stack：存放临时变量，函数参数等；

Heap：存放New/Malloc等动态申请的变量，用户必须手动进行Delete/Free操作；
其中，Stack和Heap的内存增长方向是相反的。

2、如何查看进程的信息（线程数）？
三种方法：
1. 使用top命令，具体用法是 top -H
        加上这个选项，top的每一行就不是显示一个进程，而是一个线程。
2. 使用ps命令，具体用法是 ps -xH
        这样可以查看所有存在的线程，也可以使用grep作进一步的过滤。
3.使用ps命令，具体用法是 ps -mq PID （ubuntu下貌似不能使用）
        这样可以看到指定的进程产生的线程数目。

3、进程间通信方式有哪些？  以及在什么情况下用什么通信方式？优缺点：
 管道(PIPE)：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系(父子进程)的进程间使用。另外管道传送的是无格式的字节流，并且管道缓冲区的大小是有限的（管道缓冲区存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）。
有名管道 (FIFO)： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。
信号(Signal)： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。
信号量(Semaphore)：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
消息队列(Message Queue)：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
共享内存(Shared Memory )：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。
套接字(Socket)： 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同主机间的进程通信。
 
4、进程同步的几种方法？
信号量，管程，消息传递

5、进程死锁产生的原因及四个必要条件？
产生死锁的原因主要是：
（1） 因为系统资源不足。
（2） 进程运行推进的顺序不合适。
（3） 资源分配不当等。
如果系统资源充足，进程的资源请求都能够得到满足，死锁出现的可能性就很低，否则
就会因争夺有限的资源而陷入死锁。其次，进程运行推进顺序与速度不同，也可能产生死锁。
产生死锁的四个必要条件：
（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（2） 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3） 不剥夺条件:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4） 循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
这四个条件是死锁的必要条件，只要系统发生死锁，这些条件必然成立，而只要上述条件之
一不满足，就不会发生死锁。
死锁的解除与预防：
理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的四个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和
解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这四个必要条件成立，如何确
定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要防止进程在处于等待状态
的情况下占用资源。因此，对资源的分配要给予合理的规划。

6、什么是守护进程，什么是僵尸进程？
守护进程 ：
Linux系统中的守护进程是
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一种运行在后台的进程。而守护进程，也就是通常说的Daemon进程。它通常独立于控制终端并且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。linux大多数服务器进程就是用守护进程实现的，例如web服务。守护进程常常在系统引导装入时启动，在系统关闭时终止。守护进程最大的特点是运行在后台，与终端无连接，除非特殊情况下，用户不能操作守护进程。
僵尸进程：
一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。

7、解释一下进程同步和进程互斥的区别？
进程同步也是进程之间直接的制约关系，是为完成某种任务而建立的两个或多个线程，这个线程需要在某些位置上协调他们的工作次序而等待、传递信息所产生的制约关系。进程间的直接制约关系来源于他们之间的合作。
比如说进程A需要从缓冲区读取进程B产生的信息，当缓冲区为空时，进程B因为读取不到信息而被阻塞。而当进程A产生信息放入缓冲区时，进程B才会被唤醒。
进程互斥是进程之间的间接制约关系。当一个进程进入临界区使用临界资源时，另一个进程必须等待。只有当使用临界资源的进程退出临界区后，这个进程才会解除阻塞状态。
比如进程B需要访问打印机，但此时进程A占有了打印机，进程B会被阻塞，直到进程A释放了打印机资源,进程B才可以继续执行。

8、进程与线程之间有何区别？
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行活动,进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位.
线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位,它是比进程更小的能独立运行的基本单位.线程自己基本上不拥有系统资源,只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈),但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源.
进程和线程的主要差别在于它们是不同的操作系统资源管理方式。进程有独立的地址空间，一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其它进程产生影响，而线程只是一个进程中的不同执行路径。线程有自己的堆栈和局部变量，但线程之间没有单独的地址空间，一个线程死掉就等于整个进程死掉，所以多进程的程序要比多线程的程序健壮，但在进程切换时，耗费资源较大，效率要差一些。但对于一些要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程。

9、线程同步有哪些方法？
互斥锁、读写锁、条件变量、信号量和令牌。
互斥锁和读写锁：提供对临界资源的保护，当多线程试图访问临界资源时，都必须通过获取锁的方式来访问临界资源。（临界资源：是被多线程共享的资源）当读写线程获取锁的频率差别不大时，一般采用互斥锁，如果读线程访问临界资源的频率大于写线程，这个时候采用读写锁较为合适，读写锁允许多个读线程同时访问临界资源，读写线程必须互斥访问临界资源。读写锁的实现采用了互斥锁，所以在读写次数差不多的情况下采用读写锁性能没有直接采用互斥锁来的高。
条件变量：提供线程之间的一种通知机制，当某一条件满足时，线程A可以通知阻塞在条件变量上的线程B，B所期望的条件已经满足，可以解除在条件变量上的阻塞操作，继续做其他事情。
信号量：提供对临界资源的安全分配。如果存在多份临界资源，在多个线程争抢临界资源的情况下，向线程提供安全分配临界资源的方法。如果临界资源的数量为1，将退化为锁。
令牌：一种高级的线程同步的方法。它既提供锁的安全访问临界资源的功能，又利用了条件变量使得线程争夺临界资源时是有序的。

10、当父进程在子进程之前终止会发生什么？
1）父进程先于子进程终止：
此种情况会产生孤儿进程。当父进程先退出时，系统会让init进程接管子进程 。
2）子进程先于父进程终止，而父进程又没有调用wait或waitpid函数
此种情况子进程进入僵死状态，并且会一直保持下去直到系统重启。子进程处于僵死状态时，内核只保存进程的一些必要信息以备父进程所需。此时子进程始终占有着资源，同时也减少了系统可以创建的最大进程数。
僵死状态：一个已经终止、但是其父进程尚未对其进行善后处理(获取终止子进程的有关信息，释放它仍占有的资源)的进程被称为僵死进程(zombie)。ps命令将僵死进程的状态打印为Z 。
3）子进程先于父进程终止，而父进程调用了wait或waitpid函数

此时父进程会等待子进程结束。