LINUX内核经典面试题.pdf

Linux内核是操作系统的核心部分，负责系统与硬件的交互，并提供与硬件相关的各种服务给用户态程序。面试中对Linux内核的理解和掌握程度是考察一个程序员是否具备深入操作系统底层知识的重要方面。以下知识点根据提供的文件内容和标题进行提炼。 1. 内存分配机制： 在Linux内核中，内存的管理与分配是面试的常考点。其中包括： - `__get_free_pages` 函数，它能够分配一片连续的物理内存，并返回内存的第一个页框的线性地址。这个函数需要指定内存分配的掩码（gfp_mask）和页的阶（order）。 - `kmem_cache_alloc` 用于分配slab缓存中的内存。slab是Linux内核中一种内存管理的机制，它通过重用已分配的内存来优化小对象的分配。 - `kmalloc` 是一个快速分配内核内存的通用接口，它基于`__get_free_pages`，但已经对小块内存进行了优化。 - `vmalloc` 用于分配大块内核内存，这片内存不必连续，因此能够分配比物理内存更大的区域，但速度较慢。 2. 内存管理结构： - Linux内核使用页表结构管理内存，包括全局页目录（Page Global Directory），上级目录（Page Upper Directory），中间目录（Page Middle Directory），和页表（Page Table）。 - 分页单位通常是4KB，但也有大页（hugepages）的概念，能够分配比标准页更大的内存块。 3. 启动内存管理： - 在系统启动时，Linux内核会从引导加载器接收内存参数，并初始化内存管理相关数据结构，如设置内存区域等。 - 提供的文件片段中包含了引导参数解析的代码，例如使用`memparse`函数解析用户通过命令行给出的内存大小参数。 4. slab分配器： - slab分配器是Linux内核中一种内存管理方案，负责内核频繁申请和释放的对象的分配。 - 它基于slab缓存概念，通过构造多个slab缓存来管理不同大小或类型对象的内存分配。 5. 内存分配的标志： - gfp_mask（内存分配掩码）用于控制内存分配时的行为，如请求标志（GFP_KERNEL）、禁中断标志（GFP_ATOMIC）等。 6. 内存释放机制： 内核中分配的内存，无论是通过`__get_free_pages`，`kmem_cache_alloc`还是`kmalloc`和`vmalloc`，都有相应的释放机制，以保持内核内存的有效管理。 7. RCU（Read-Copy Update）机制： RCU是一种同步机制，用于读多写少的场景，允许多个读者同时访问数据，而写者在更新数据时不需要锁，但更新操作需要复制原始数据，等待所有旧引用消失后，再释放原始数据。 8. 内存管理相关的数据结构和API： - `x_bootmem` 是一个特定的内存管理结构，用于分配引导内存区域。 - `EXPORT_SYMBOL` 宏用于导出内核符号，使得模块能够访问这些符号。 - `__setup` 宏用于在系统引导时注册引导参数。 9. 内存分配器的性能考量： - `MAX_OBJ_ORDER` 表示slab分配器能够处理的最大对象大小。 10. 内存分配器的调试和错误处理： - `BUG()` 宏用于标记不可达代码路径，当运行到这段代码时，内核会触发异常。 综合来看，这份文档的内容覆盖了Linux内核中关于内存管理的诸多核心概念和函数。面试者需要对这些知识点有深入的理解和实践能力，才能在面试中展现对Linux内核的熟练掌握。