腾讯后台开发面试题及答案

简单归纳：fd只是一个整数，在open时产生。起到一个索引的作用，进程通过PCB中的文件描述符表找到该fd所指向的文件指针filp。

文件描述符的操作(如: open)返回的是一个文件描述符,内核会在每个进程空间中维护一个文件描述符表, 所有打开的文件都将通过此表中的文件描述符来引用;
而流(如: fopen)返回的是一个FILE结构指针, FILE结构是包含有文件描述符的，FILE结构函数可以看作是对fd直接操作的系统调用的封装, 它的优点是带有I/O缓存

每个进程在PCB（Process Control Block）即进程控制块中都保存着一份文件描述符表，文件描述符就是这个表的索引，文件描述表中每个表项都有一个指向已打开文件的指针，现在我们明确一下：已打开的文件在内核中用file结构体表示，文件描述符表中的指针指向file结构体。

linux和os:

netstat ：显示网络状态

Netstat 命令用于显示各种网络相关信息，如网络连接，路由表，接口状态 (Interface Statistics)，masquerade 连接，多播成员 (Multicast Memberships) 等等。

从整体上看，netstat的输出结果可以分为两个部分：

一个是Active Internet connections，称为有源TCP连接，其中"Recv-Q"和"Send-Q"指%0A的是接收队列和发送队列。这些数字一般都应该是0。如果不是则表示软件包正在队列中堆积。这种情况只能在非常少的情况见到。

另一个是Active UNIX domain sockets，称为有源Unix域套接口(和网络套接字一样，但是只能用于本机通信，性能可以提高一倍)。
Proto显示连接使用的协议,RefCnt表示连接到本套接口上的进程号,Types显示套接口的类型,State显示套接口当前的状态,Path表示连接到套接口的其它进程使用的路径名。

tcpdump：主要是截获通过本机网络接口的数据，用以分析。能够截获当前所有通过本机网卡的数据包。它拥有灵活的过滤机制，可以确保得到想要的数据。

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。

ipcs：检查系统上共享内存的分配

用途

报告进程间通信设施状态。

ipcs 命令往标准输出写入一些关于活动进程间通信设施的信息。如果没有指定任何标志，ipcs 命令用简短格式写入一些关于当前活动消息队列、共享内存段、信号量、远程队列和本地队列标题。

Linux下ipcs指令的用法详解。ipcs是Linux下显示进程间通信设施状态的工具。可以显示消息队列、共享内存和信号量的信息。对于程序员可能更有用些，普通的系统管理员一般用不到此指令。

ipcrm：手动解除系统上共享内存的分配

用途
　　删除消息队列、信号集、或者共享内存标识。

（如果这四个命令没听说过或者不能熟练使用，基本上可以回家，通过的概率较小 ^_^ ，这四个命令的熟练掌握程度基本上能体现面试者实际开发和调试程序的经验)

查看cpu信息

#cat /proc/cpuinfo

# cat /proc/meminfo

查看硬盘信息

# df -lh

更详细的信息

# cat /proc/scsi/scsi

查看网卡信息

# dmesg | grep eth

更常用的命令(显示系统核心版本号、名称、机器类型等)

# uname -a

cpu 内存硬盘等等与系统性能调试相关的命令必须熟练掌握，设置修改权限tcp网络状态查看各进程状态抓包相关等相关命令必须熟练掌握

awk sed需掌握

共享内存的使用实现原理（必考必问，然后共享内存段被映射进进程空间之后，存在于进程空间的什么位置？共享内存段最大限制是多少？）

$sysctl kern.ipc.shmmax
kern.ipc.shmmax: 33554432

Linux的2.2.x以后的内核版本支持多种共享内存方式,比如:内存映射mmap、POSIX共享内存、System V共享内存;

共享内存定义：共享内存是最快的可用IPC（进程间通信）形式。它允许多个不相关的进程去访问同一部分逻辑内存。共享内存是由IPC为一个进程创建的一个特殊的地址范围，它将出现在进程的地址空间中。其他进程可以把同一段共享内存段“连接到”它们自己的地址空间里去。所有进程都可以访问共享内存中的地址。如果一个进程向这段共享内存写了数据，所做的改动会立刻被有访问同一段共享内存的其他进程看到。因此共享内存对于数据的传输是非常高效的。

共享内存的原理：共享内存是最有用的进程间通信方式之一，也是最快的IPC形式。两个不同进程A、B共享内存的意思是，同一块物理内存被映射到进程A、B各自的进程地址空间。进程A可以即时看到进程B对共享内存中数据的更新，反之亦然。

c++进程内存空间分布（注意各部分的内存地址谁高谁低，注意栈从高到低分配，堆从低到高分配）

ELF是什么？其大小与程序中全局变量的是否初始化有什么关系（注意未初始化的数据放在bss段）

Linux ELF ELF = Executable and Linkable Format，可执行连接格式，是UNIX系统实验室（USL）作为应用程序二进制接口（Application Binary Interface，ABI）而开发和发布的。扩展名为elf。工具接口标准委员会(TIS)选择了正在发展中的ELF标准作为工作在32位INTEL体系上不同操作系统之间可移植的二进制文件格式。假定开发者定义了一个二进制接口集合，ELF标准用它来支持流线型的软件发展。应该减少不同执行接口的数量。因此可以减少重新编程重新编译的代码。

BSS段

可执行程序包括BSS段、数据段、代码段（也称文本段）。

BSS（Block Started by Symbol）通常是指用来存放程序中未初始化的全局变量和静态变量的一块内存区域。特点是:可读写的，在程序执行之前BSS段会自动清0。所以，未初始的全局变量在程序执行之前已经成0了。

注意和数据段的区别，BSS存放的是未初始化的全局变量和静态变量，数据段存放的是初始化后的全局变量和静态变量。

UNIX下可使用size命令查看可执行文件的段大小信息。如size a.out。

可执行文件：包含了代码和数据。具有可执行的程序。

可重定位文件：包含了代码和数据（这些数据是和其他重定位文件和共享的
object文件一起连接时使用的）

共享object文件（又可叫做共享库）：包含了代码和数据（这些数据是在连接
时候被连接器ld和运行时动态连接器使用的）。

使创建共享库容易，使动态装载和共享库的结合更加容易。在ELF下，在C++
中，全局的构造函数和析构函数在共享库和静态库中用同样方法处理。

使用过哪些进程间通讯机制，并详细说明（重点）

makefile编写，虽然比较基础，但是会被问到

mkdir mf

cd mf

vim makefile

hello.o:hello.c hello.h

gcc –c hello.o -Lm

make

./hello

gdb调试相关的经验，会被问到

GDB是GNU开源组织发布的一个强大的UNIX下的程序调试工具。或许，各位比较喜欢那种图形界面方式的，像VC、BCB等IDE的调试，但如果你是在 UNIX平台下做软件，你会发现GDB这个调试工具有比VC、BCB的图形化调试器更强大的功能。所谓“寸有所长，尺有所短”就是这个道理。

一般来说，GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能：

1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。

2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）

3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。

4、动态的改变你程序的执行环境。

《GDB使用手册》

gcc -g -o hello hello.c 。

GDB常用命令简介
　　GDB的命令很多，本文不会全部介绍，仅会介绍一些最常用的。在介绍之前，先介绍GDB中的一个非常有用的功能：补齐功能。它就如同Linux下SHELL中的命令补齐一样。当你输入一个命令的前几个字符，然后输入TAB键，如果没有其它命令的前几个字符与此相同，SHELL将补齐此命令。如果有其它命令的前几个字符与此相同，你会听到一声警告声，再输入TAB键，SHELL将所有前几个字符与此相同的命令全部列出。而GDB中的补齐功能不仅能补齐GDB命令，而且能补齐参数。
　　本文将先介绍常用的命令，然后结合一个具体的例子来演示如何实际使用这些命令。下面的所有命令除了第一条启动GDB命令是在SHELL下输入的，其余都是GDB内的命令。大部分GDB内的命令都可以仅输入前几个字符，只要不与其它指令冲突。如quit可以简写为q，因为以q打头的命令只有quit。List可以简写为l，等等
3．1　启动GDB
　　你可以输入GDB来启动GDB程序。GDB程序有许多参数，在此没有必要详细介绍，但一个最为常用的还是要介绍的：如果你已经编译好一个程序，我们假设文件名为hello，你想用GDB调试它，可以输入gdb hello来启动GDB并载入你的程序。如果你仅仅启动了GDB，你必须在启动后，在GDB中再载入你的程序。
3．2　载入程序 === file
　　在GDB内，载入程序很简单，使用file命令。如file hello。当然，程序的路径名要正确。
　　退出GDB === quit
　　在GDB的命令方式下，输入quit，你就可以退出GDB。你也可以输入'C-d'来退出GDB。
3．3　运行程序 === run
　　当你在GDB中已将要调试的程序载入后，你可以用run命令来执行。如果你的程序需要参数，你可以在run指令后接着输入参数，就象你在SHELL下执行一个需要参数的命令一样。
3．4　查看程序信息 === info
　　info指令用来查看程序的信息，当你用help info查看帮助的话，info指令的参数足足占了两个屏幕，它的参数非常多，但大部分不常用。我用info指令最多的是用它来查看断点信息。
3．4．1　查看断点信息
info br
br是断点break的缩写，记得GDB的补齐功能吧。用这条指令，你可以得到你所设置的所有断点的详细信息。包括断点号，类型，状态，内存地址，断点在源程序中的位置等。
3．4．2　查看当前源程序
info source
3．4．3　查看堆栈信息
info stack
用这条指令你可以看清楚程序的调用层次关系。
3．4．4　查看当前的参数
info args
3．5　列出源一段源程序 === list
3．5．1　列出某个函数
list FUNCTION
3．5．2　以当前源文件的某行为中间显示一段源程序
list LINENUM
3．5．3　接着前一次继续显示
list
3．5．4　显示前一次之前的源程序
list -
3．5．5　显示另一个文件的一段程序
list FILENAME:FUNCTION 或 listFILENAME:LINENUM
3．6　设置断点 === break
　　现在我们将要介绍的也许是最常用和最重要的命令：设置断点。无论何时，只要你的程序已被载入，并且当前没有正在运行，你就能设置，修改，删除断点。设置断点的命令是break。有许多种设置断点的方法。如下：
3．6．1　在函数入口设置断点

如何定位内存泄露？

内存泄漏是指堆内存的泄漏。堆内存是指程序从堆中分配的、大小任意的（内存块的大小可以在程序运行期决定）、使用完后必须显示释放的内存。应用程序一般使用malloc、realloc、new等函数从堆中分配到一块内存，使用完后，程序必须负责相应的调用free或delete释放该内存块。否则，这块内存就不能被再次使用，我们就说这块内存泄漏了。

C++程序缺乏相应的手段来检测内存信息，只能使用top指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息

使用Linux命令回收内存，可以使用ps、kill两个命令检测内存使用情况和进行回收。在使用超级用户权限时使用命令“ps”，它会列出所有正在运行的程序名称和对应的进程号（PID）。kill命令的工作原理是向Linux操作系统的内核送出一个系统操作信号和程序的进程号（PID）

动态链接和静态链接的区别

动态链接是指在生成可执行文件时不将所有程序用到的函数链接到一个文件，因为有许多函数在操作系统带的dll文件中，当程序运行时直接从操作系统中找。 而静态链接就是把所有用到的函数全部链接到exe文件中。

动态链接是只建立一个引用的接口，而真正的代码和数据存放在另外的可执行模块中，在运行时再装入；而静态链接是把所有的代码和数据都复制到本模块中，运行时就不再需要库了。

32位系统一个进程最多有多少堆内存

多线程和多进程的区别（重点面试官最最关心的一个问题，必须从cpu调度，上下文切换，数据共享，多核cup利用率，资源占用，等等各方面回答，然后有一个问题必须会被问到：哪些东西是一个线程私有的？答案中必须包含寄存器，否则悲催）

我们按照多个不同的维度，来看看多进程和多线程的对比（注：都是相对的，不是说一个好得不得了，另一个差的无法忍受）

维度	多进程	多线程	总结
数据共享、同步	数据是分开的:共享复杂，需要用IPC;同步简单	多线程共享进程数据：共享简单；同步复杂	各有优势
内存、CPU	占用内存多，切换复杂，CPU利用率低	占用内存少，切换简单，CPU利用率高	线程占优
创建销毁、切换	创建销毁、切换复杂，速度慢	创建销毁、切换简单，速度快	线程占优
编程调试	编程简单，调试简单	编程复杂，调试复杂	进程占优
可靠性	进程间不会相互影响	一个线程挂掉将导致整个进程挂掉	进程占优
分布式	适应于多核、多机分布；如果一台机器不够，扩展到多台机器比较简单	适应于多核分布	进程占优

然后我们来看下线程和进程间的比较

子进程继承父进程的属性：	子线程继承主线程的属性：
实际用户ID，实际组ID，有效用户ID，有效组ID；附加组ID；进程组ID；会话ID；控制终端；设置用户ID标志和设置组ID标志；当前工作目录；根目录；文件模式创建屏蔽字（umask）；信号屏蔽和安排；针对任一打开文件描述符的在执行时关闭（close-on-exec）标志；环境；连接的共享存储段；存储映射；资源限制；	进程中的所有信息对该进程的所有线程都是共享的；可执行的程序文本；程序的全局内存；堆内存；栈；文件描述符；信号的处理是进程中所有线程共享的（注意：如果信号的默认处理是终止该进程那么即是把信号传给某个线程也一样会将进程杀掉）；
父子进程之间的区别：	子线程特有的：
fork的返回值(=0子进程)；进程ID不同；两个进程具有不同的父进程ID；子进程的tms_utime,tms_stime,tms_cutime以及tms_ustime均被设置为0；不继承父进程设置的文件锁；子进程的未处理闹钟被清除；子进程的未处理信号集设置为空集；	线程ID；一组寄存器值；栈；调度优先级和策略；信号屏蔽字； errno变量；线程私有数据；

1)需要频繁创建销毁的优先用线程。
实例：web服务器。来一个建立一个线程，断了就销毁线程。要是用进程，创建和销毁的代价是很难承受的。
2）需要进行大量计算的优先使用线程。
所谓大量计算，当然就是要消耗很多cpu，切换频繁了，这种情况先线程是最合适的。
实例：图像处理、算法处理
3）强相关的处理用线程，若相关的处理用进程。
什么叫强相关、弱相关？理论上很难定义，给个简单的例子就明白了。
一般的server需要完成如下任务：消息收发和消息处理。消息收发和消息处理就是弱相关的任务，而消息处理里面可能又分为消息解码、业务处理，这两个任务相对来说相关性就要强多了。因此消息收发和消息处理可以分进程设计，消息解码和业务处理可以分线程设计。
4）可能扩展到多机分布的用进程，多核分布的用线程。
5）都满足需求的情况下，用你最熟悉、最拿手的方式。

至于”数据共享、同步“、“编程、调试”、“可靠性”这几个维度的所谓的“复杂、简单”应该怎么取舍，只能说：没有明确的选择方法。一般有一个选择原则：如果多进程和多线程都能够满足要求，那么选择你最熟悉、最拿手的那个。

一般运行一个程序称为一个进程。

进程可以创建线程，也可以创建进程。

线程是由进程管理的，线程之间、线程和父进程（创建线程的进程）之间可以共享内存变量（需要使用策略的）。

进程之间一般不可以直接共享内存变量，需要使用一些进程间的控制共享内存变量。

如果你使用并行计算，建议使用线程。

进程是个容器或者说资源管理者，有独立的内存地址空间。
线程依赖于它所在的进程，共享进程的资源和内存地址空间。

unix特别是linux里面，线程与进程接近；windows的进程完全是个容器，线程更轻量级。具体可以了解linux下的fork以及clone，windows的createprocess、createthread等

什么是进程。最直观的就是一个个pid,官方的说法就：进程是程序在计算机上的一次执行活动。

TCP和UDP分析

主要参看2篇博文：

http://blog.csdn.net/dog250/article/details/6612496

http://blog.csdn.net/dog250/article/details/6896949

还有就是谢老师写的《计算机网络》第五版，.TCP/IP详解(卷一，卷二)以及《Unix网络编程》以及Linux源代码之外，RFC

一、概念：

key:TCP是一种面向连接的、可靠的、字节流服务

1.面向链接：TCP面向链接，面向连接意味着两个使用TCP的应用（通常是一个客户和一个服务器）在彼此交换数据之前必须通过三次握手先建立一个TCP连接。在一个TCP中仅有两方彼此通信，多播和广播不能用于TCP。UDP是不可靠的传输，传输前不需要建立链接，可以应用多播和广播实现一对多的通信。

2.可靠性：TCP提供端到端的流量控制，对收到的数据进行确认，采用超时重发，对失序的数据进行重新排序等机制保证数据通信的可靠性。而UDP是一种不可靠的服务，接收方可能不能收到发送方的数据报。

3.TCP是一种流模式的协议，UDP是一种数据报模式的协议。进程的每个输出操作都正好产生一个UDP数据报，并组装成一份待发送的IP数据报。TCP应用程序产生的全体数据与真正发送的单个IP数据报可能没有什么联系。TCP会有粘包和半包的现象。

4.效率上：速度上，一般TCP速度慢，传输过程中需要对数据进行确认，超时重发，还要对数据进行排序。UDP没有这些机制所以速度快。数据比例，TCP头至少20个字节，UDP头8个字节，相对效率高。组装效率上：TCP头至少20个字节，UDP头8个字节，系统组装上TCP相对慢。

5.用途上：用于TCP可靠性，http，ftp使用。而由于UDP速度快，视频，在线游戏多用UDP，保证实时性

对于第三点的理解。TCP可能发送100个“包”，而接收到50个“包”，不是丢“包”了，而是每次接受的“包”都比发送的多，其实TCP并没有包的概念。例如，每次发10个字节，可能读得时候一次读了20个字节。TCP是一种流模式的协议，在接收到的缓存中按照发送的包得顺序自动按照顺序拼接好，因为数据基本来自同一个主机，而且是按照顺序发送过来的，TCP的缓存中存放的就是，连续的数据。感觉好像是多封装了一步比UDP。而UDP因为可能两个不同的主机，给同一个主机发送，（一个端口可能收到多个应用程序的数据），或者按照TCP那样合并数据，必然会造成数据错误。我觉得关键的原因还是，TCP是面向连接，而UDP是无连接的，这就导致，TCP接收的数据为一个主机发来且有序无误的，而UDP可能是多个主机发来的无序，可能错误的。

写一个c程序辨别系统是16位or32位

法一：int k=~0;

if((unsigned int)k >63356) cout<<"at least 32bits"<<endl;

else cout<<"16 bits"<<endl;

法二：//32为系统

int i=65536;

cout<<i<<endl;

int j=65535;

cout<<j<<endl;

写一个c程序辨别系统是大端or小端字节序

用联合体：如char类型的，可以看他输出的是int的高字节还是低字节

信号：列出常见的信号，信号怎么处理？

信号是Linux编程中非常重要的部分，本文将详细介绍信号机制的基本概念、Linux对信号机制的大致实现方法、如何使用信号，以及有关信号的几个系统调用。

信号机制是进程之间相互传递消息的一种方法，信号全称为软中断信号，也有人称作软中断。从它的命名可以看出，它的实质和使用很象中断。所以，信号可以说是进程控制的一部分。

一、信号的基本概念

本节先介绍信号的一些基本概念，然后给出一些基本的信号类型和信号对应的事件。基本概念对于理解和使用信号，对于理解信号机制都特别重要。下面就来看看什么是信号。

1、基本概念

软中断信号（signal，又简称为信号）用来通知进程发生了异步事件。进程之间可以互相通过系统调用kill发送软中断信号。内核也可以因为内部事件而给进程发送信号，通知进程发生了某个事件。注意，信号只是用来通知某进程发生了什么事件，并不给该进程传递任何数据。

收到信号的进程对各种信号有不同的处理方法。处理方法可以分为三类：第一种是类似中断的处理程序，对于需要处理的信号，进程可以指定处理函数，由该函数来处理。第二种方法是，忽略某个信号，对该信号不做任何处理，就象未发生过一样。第三种方法是，对该信号的处理保留系统的默认值，这种缺省操作，对大部分的信号的缺省操作是使得进程终止。进程通过系统调用signal来指定进程对某个信号的处理行为。

在进程表的表项中有一个软中断信号域，该域中每一位对应一个信号，当有信号发送给进程时，对应位置位。由此可以看出，进程对不同的信号可以同时保留，但对于同一个信号，进程并不知道在处理之前来过多少个。

2、信号的类型

发出信号的原因很多，这里按发出信号的原因简单分类，以了解各种信号：

（1）与进程终止相关的信号。当进程退出，或者子进程终止时，发出这类信号。
（2）与进程例外事件相关的信号。如进程越界，或企图写一个只读的内存区域（如程序正文区），或执行一个特权指令及其他各种硬件错误。
（3）与在系统调用期间遇到不可恢复条件相关的信号。如执行系统调用exec时，原有资源已经释放，而目前系统资源又已经耗尽。
（4）与执行系统调用时遇到非预测错误条件相关的信号。如执行一个并不存在的系统调用。
（5）在用户态下的进程发出的信号。如进程调用系统调用kill向其他进程发送信号。
（6）与终端交互相关的信号。如用户关闭一个终端，或按下break键等情况。
（7）跟踪进程执行的信号。

Linux支持的信号列表如下。很多信号是与机器的体系结构相关的，首先列出的是POSIX.1中列出的信号：

信号值处理动作发出信号的原因
----------------------------------
SIGHUP 1 A 终端挂起或者控制进程终止
SIGINT 2 A 键盘中断（如break键被按下）
SIGQUIT 3 C 键盘的退出键被按下
SIGILL 4 C 非法指令
SIGABRT 6 C 由abort(3)发出的退出指令
SIGFPE 8 C 浮点异常
SIGKILL 9 AEF Kill信号
SIGSEGV 11 C 无效的内存引用
SIGPIPE 13 A 管道破裂: 写一个没有读端口的管道
SIGALRM 14 A 由alarm(2)发出的信号
SIGTERM 15 A 终止信号
SIGUSR1 30,10,16 A 用户自定义信号1
SIGUSR2 31,12,17 A 用户自定义信号2
SIGCHLD 20,17,18 B 子进程结束信号
SIGCONT 19,18,25 进程继续（曾被停止的进程）
SIGSTOP 17,19,23 DEF 终止进程
SIGTSTP 18,20,24 D 控制终端（tty）上按下停止键
SIGTTIN 21,21,26 D 后台进程企图从控制终端读
SIGTTOU 22,22,27 D 后台进程企图从控制终端写

下面的信号没在POSIX.1中列出，而在SUSv2列出

信号值处理动作发出信号的原因
--------------------------------
SIGBUS 10,7,10 C 总线错误(错误的内存访问)
SIGPOLL A Sys V定义的Pollable事件，与SIGIO同义
SIGPROF 27,27,29 A Profiling定时器到
SIGSYS 12,-,12 C 无效的系统调用 (SVID)
SIGTRAP 5 C 跟踪/断点捕获
SIGURG 16,23,21 B Socket出现紧急条件(4.2 BSD)
SIGVTALRM 26,26,28 A 实际时间报警时钟信号(4.2 BSD)
SIGXCPU 24,24,30 C 超出设定的CPU时间限制(4.2 BSD)
SIGXFSZ 25,25,31 C 超出设定的文件大小限制(4.2 BSD)

（对于SIGSYS，SIGXCPU，SIGXFSZ，以及某些机器体系结构下的SIGBUS，Linux缺省的动作是A (terminate)，SUSv2 是C (terminate and dump core)）。

下面是其它的一些信号

信号值处理动作发出信号的原因
----------------------------------
SIGIOT 6 C IO捕获指令，与SIGABRT同义
SIGEMT 7,-,7
SIGSTKFLT -,16,- A 协处理器堆栈错误
SIGIO 23,29,22 A 某I/O操作现在可以进行了(4.2 BSD)
SIGCLD -,-,18 A 与SIGCHLD同义
SIGPWR 29,30,19 A 电源故障(System V)
SIGINFO 29,-,- A 与SIGPWR同义
SIGLOST -,-,- A 文件锁丢失
SIGWINCH 28,28,20 B 窗口大小改变(4.3 BSD, Sun)
SIGUNUSED -,31,- A 未使用的信号(will be SIGSYS)

（在这里，- 表示信号没有实现；有三个值给出的含义为，第一个值通常在Alpha和Sparc上有效，中间的值对应i386和ppc以及sh，最后一个值对应mips。信号29在Alpha上为SIGINFO / SIGPWR ，在Sparc上为SIGLOST。）

处理动作一项中的字母含义如下
A 缺省的动作是终止进程
B 缺省的动作是忽略此信号
C 缺省的动作是终止进程并进行内核映像转储（dump core）
D 缺省的动作是停止进程
E 信号不能被捕获
F 信号不能被忽略

上面介绍的信号是常见系统所支持的。以表格的形式介绍了各种信号的名称、作用及其在默认情况下的处理动作。各种默认处理动作的含义是：终止程序是指进程退出；忽略该信号是将该信号丢弃，不做处理；停止程序是指程序挂起，进入停止状况以后还能重新进行下去，一般是在调试的过程中（例如ptrace系统调用）；内核映像转储是指将进程数据在内存的映像和进程在内核结构中存储的部分内容以一定格式转储到文件系统，并且进程退出执行，这样做的好处是为程序员提供了方便，使得他们可以得到进程当时执行时的数据值，允许他们确定转储的原因，并且可以调试他们的程序。

注意信号SIGKILL和SIGSTOP既不能被捕捉，也不能被忽略。信号SIGIOT与SIGABRT是一个信号。可以看出，同一个信号在不同的系统中值可能不一样，所以建议最好使用为信号定义的名字，而不要直接使用信号的值。

二、信号机制

上一节中介绍了信号的基本概念，在这一节中，我们将介绍内核如何实现信号机制。即内核如何向一个进程发送信号、进程如何接收一个信号、进程怎样控制自己对信号的反应、内核在什么时机处理和怎样处理进程收到的信号。还要介绍一下setjmp和longjmp在信号中起到的作用。

1、内核对信号的基本处理方法

内核给一个进程发送软中断信号的方法，是在进程所在的进程表项的信号域设置对应于该信号的位。这里要补充的是，如果信号发送给一个正在睡眠的进程，那么要看该进程进入睡眠的优先级，如果进程睡眠在可被中断的优先级上，则唤醒进程；否则仅设置进程表中信号域相应的位，而不唤醒进程。这一点比较重要，因为进程检查是否收到信号的时机是：一个进程在即将从内核态返回到用户态时；或者，在一个进程要进入或离开一个适当的低调度优先级睡眠状态时。

内核处理一个进程收到的信号的时机是在一个进程从内核态返回用户态时。所以，当一个进程在内核态下运行时，软中断信号并不立即起作用，要等到将返回用户态时才处理。进程只有处理完信号才会返回用户态，进程在用户态下不会有未处理完的信号。

内核处理一个进程收到的软中断信号是在该进程的上下文中，因此，进程必须处于运行状态。前面介绍概念的时候讲过，处理信号有三种类型：进程接收到信号后退出；进程忽略该信号；进程收到信号后执行用户设定用系统调用signal的函数。当进程接收到一个它忽略的信号时，进程丢弃该信号，就象没有收到该信号似的继续运行。如果进程收到一个要捕捉的信号，那么进程从内核态返回用户态时执行用户定义的函数。而且执行用户定义的函数的方法很巧妙，内核是在用户栈上创建一个新的层，该层中将返回地址的值设置成用户定义的处理函数的地址，这样进程从内核返回弹出栈顶时就返回到用户定义的函数处，从函数返回再弹出栈顶时，才返回原先进入内核的地方。这样做的原因是用户定义的处理函数不能且不允许在内核态下执行（如果用户定义的函数在内核态下运行的话，用户就可以获得任何权限）。

在信号的处理方法中有几点特别要引起注意。第一，在一些系统中，当一个进程处理完中断信号返回用户态之前，内核清除用户区中设定的对该信号的处理例程的地址，即下一次进程对该信号的处理方法又改为默认值，除非在下一次信号到来之前再次使用signal系统调用。这可能会使得进程在调用signal之前又得到该信号而导致退出。在BSD中，内核不再清除该地址。但不清除该地址可能使得进程因为过多过快的得到某个信号而导致堆栈溢出。为了避免出现上述情况。在BSD系统中，内核模拟了对硬件中断的处理方法，即在处理某个中断时，阻止接收新的该类中断。

第二个要引起注意的是，如果要捕捉的信号发生于进程正在一个系统调用中时，并且该进程睡眠在可中断的优先级上，这时该信号引起进程作一次longjmp，跳出睡眠状态，返回用户态并执行信号处理例程。当从信号处理例程返回时，进程就象从系统调用返回一样，但返回了一个错误代码，指出该次系统调用曾经被中断。这要注意的是，BSD系统中内核可以自动地重新开始系统调用。

第三个要注意的地方：若进程睡眠在可中断的优先级上，则当它收到一个要忽略的信号时，该进程被唤醒，但不做longjmp，一般是继续睡眠。但用户感觉不到进程曾经被唤醒，而是象没有发生过该信号一样。

第四个要注意的地方：内核对子进程终止（SIGCLD）信号的处理方法与其他信号有所区别。当进程检查出收到了一个子进程终止的信号时，缺省情况下，该进程就象没有收到该信号似的，如果父进程执行了系统调用wait，进程将从系统调用wait中醒来并返回wait调用，执行一系列wait调用的后续操作（找出僵死的子进程，释放子进程的进程表项），然后从wait中返回。SIGCLD信号的作用是唤醒一个睡眠在可被中断优先级上的进程。如果该进程捕捉了这个信号，就象普通信号处理一样转到处理例程。如果进程忽略该信号，那么系统调用wait的动作就有所不同，因为SIGCLD的作用仅仅是唤醒一个睡眠在可被中断优先级上的进程，那么执行wait调用的父进程被唤醒继续执行wait调用的后续操作，然后等待其他的子进程。

如果一个进程调用signal系统调用，并设置了SIGCLD的处理方法，并且该进程有子进程处于僵死状态，则内核将向该进程发一个SIGCLD信号。

2、setjmp和longjmp的作用

前面在介绍信号处理机制时，多次提到了setjmp和longjmp，但没有仔细说明它们的作用和实现方法。这里就此作一个简单的介绍。

在介绍信号的时候，我们看到多个地方要求进程在检查收到信号后，从原来的系统调用中直接返回，而不是等到该调用完成。这种进程突然改变其上下文的情况，就是使用setjmp和longjmp的结果。setjmp将保存的上下文存入用户区，并继续在旧的上下文中执行。这就是说，进程执行一个系统调用，当因为资源或其他原因要去睡眠时，内核为进程作了一次setjmp，如果在睡眠中被信号唤醒，进程不能再进入睡眠时，内核为进程调用longjmp，该操作是内核为进程将原先setjmp调用保存在进程用户区的上下文恢复成现在的上下文，这样就使得进程可以恢复等待资源前的状态，而且内核为setjmp返回1，使得进程知道该次系统调用失败。这就是它们的作用。

三、有关信号的系统调用

前面两节已经介绍了有关信号的大部分知识。这一节我们来了解一下这些系统调用。其中，系统调用signal是进程用来设定某个信号的处理方法，系统调用kill是用来发送信号给指定进程的。这两个调用可以形成信号的基本操作。后两个调用pause和alarm是通过信号实现的进程暂停和定时器，调用alarm是通过信号通知进程定时器到时。所以在这里，我们还要介绍这两个调用。

1、signal 系统调用

系统调用signal用来设定某个信号的处理方法。该调用声明的格式如下：
void (*signal(int signum, void (*handler)(int)))(int);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <signal.h>

上述声明格式比较复杂，如果不清楚如何使用，也可以通过下面这种类型定义的格式来使用（POSIX的定义）：
typedef void (*sighandler_t)(int);
sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);
但这种格式在不同的系统中有不同的类型定义，所以要使用这种格式，最好还是参考一下联机手册。

在调用中，参数signum指出要设置处理方法的信号。第二个参数handler是一个处理函数，或者是
SIG_IGN：忽略参数signum所指的信号。
SIG_DFL：恢复参数signum所指信号的处理方法为默认值。

传递给信号处理例程的整数参数是信号值，这样可以使得一个信号处理例程处理多个信号。系统调用signal返回值是指定信号signum前一次的处理例程或者错误时返回错误代码SIG_ERR。下面来看一个简单的例子：

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
void sigroutine(int dunno) { /* 信号处理例程，其中dunno将会得到信号的值 */
switch (dunno) {
case 1:
printf("Get a signal -- SIGHUP ");
break;
case 2:
printf("Get a signal -- SIGINT ");
break;
case 3:
printf("Get a signal -- SIGQUIT ");
break;
}
return;
}

int main() {
printf("process id is %d ",getpid());
signal(SIGHUP, sigroutine); //* 下面设置三个信号的处理方法
signal(SIGINT, sigroutine);
signal(SIGQUIT, sigroutine);
for (;;) ;
}

其中信号SIGINT由按下Ctrl-C发出，信号SIGQUIT由按下Ctrl-发出。该程序执行的结果如下：

localhost:~$ ./sig_test
process id is 463
Get a signal -SIGINT //按下Ctrl-C得到的结果
Get a signal -SIGQUIT //按下Ctrl-得到的结果
//按下Ctrl-z将进程置于后台
[1]+ Stopped ./sig_test
localhost:~$ bg
[1]+ ./sig_test &
localhost:~$ kill -HUP 463 //向进程发送SIGHUP信号
localhost:~$ Get a signal – SIGHUP
kill -9 463 //向进程发送SIGKILL信号，终止进程
localhost:~$

2、kill 系统调用

系统调用kill用来向进程发送一个信号。该调用声明的格式如下：
int kill(pid_t pid, int sig);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>

该系统调用可以用来向任何进程或进程组发送任何信号。如果参数pid是正数，那么该调用将信号sig发送到进程号为pid的进程。如果pid等于0，那么信号sig将发送给当前进程所属进程组里的所有进程。如果参数pid等于-1，信号sig将发送给除了进程1和自身以外的所有进程。如果参数pid小于- 1，信号sig将发送给属于进程组-pid的所有进程。如果参数sig为0，将不发送信号。该调用执行成功时，返回值为0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno。下面是一些可能返回的错误代码：
EINVAL：指定的信号sig无效。
ESRCH：参数pid指定的进程或进程组不存在。注意，在进程表项中存在的进程，可能是一个还没有被wait收回，但已经终止执行的僵死进程。
EPERM：进程没有权力将这个信号发送到指定接收信号的进程。因为，一个进程被允许将信号发送到进程pid时，必须拥有root权力，或者是发出调用的进程的UID 或EUID与指定接收的进程的UID或保存用户ID（savedset-user-ID）相同。如果参数pid小于-1，即该信号发送给一个组，则该错误表示组中有成员进程不能接收该信号。

3、pause系统调用

系统调用pause的作用是等待一个信号。该调用的声明格式如下：
int pause(void);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <unistd.h>

该调用使得发出调用的进程进入睡眠，直到接收到一个信号为止。该调用总是返回-1，并设置错误代码为EINTR（接收到一个信号）。下面是一个简单的范例：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <signal.h>
void sigroutine(int unused) {
printf("Catch a signal SIGINT ");
}

int main() {
signal(SIGINT, sigroutine);
pause();
printf("receive a signal ");
}

在这个例子中，程序开始执行，就象进入了死循环一样，这是因为进程正在等待信号，当我们按下Ctrl-C时，信号被捕捉，并且使得pause退出等待状态。

4、alarm和 setitimer系统调用

系统调用alarm的功能是设置一个定时器，当定时器计时到达时，将发出一个信号给进程。该调用的声明格式如下：
unsigned int alarm(unsigned int seconds);
在使用该调用的进程中加入以下头文件：
#include <unistd.h>

系统调用alarm安排内核为调用进程在指定的seconds秒后发出一个SIGALRM的信号。如果指定的参数seconds为0，则不再发送 SIGALRM信号。后一次设定将取消前一次的设定。该调用返回值为上次定时调用到发送之间剩余的时间，或者因为没有前一次定时调用而返回0。

注意，在使用时，alarm只设定为发送一次信号，如果要多次发送，就要多次使用alarm调用。

对于alarm，这里不再举例。现在的系统中很多程序不再使用alarm调用，而是使用setitimer调用来设置定时器，用getitimer来得到定时器的状态，这两个调用的声明格式如下：
int getitimer(int which, struct itimerval *value);
int setitimer(int which, const struct itimerval *value, struct itimerval*ovalue);
在使用这两个调用的进程中加入以下头文件：
#include <sys/time.h>

该系统调用给进程提供了三个定时器，它们各自有其独有的计时域，当其中任何一个到达，就发送一个相应的信号给进程，并使得计时器重新开始。三个计时器由参数which指定，如下所示：
TIMER_REAL：按实际时间计时，计时到达将给进程发送SIGALRM信号。
ITIMER_VIRTUAL：仅当进程执行时才进行计时。计时到达将发送SIGVTALRM信号给进程。
ITIMER_PROF：当进程执行时和系统为该进程执行动作时都计时。与ITIMER_VIR-TUAL是一对，该定时器经常用来统计进程在用户态和内核态花费的时间。计时到达将发送SIGPROF信号给进程。

定时器中的参数value用来指明定时器的时间，其结构如下：
struct itimerval {
struct timeval it_interval; /* 下一次的取值 */
struct timeval it_value; /* 本次的设定值 */
};

该结构中timeval结构定义如下：
struct timeval {
long tv_sec; /* 秒 */
long tv_usec; /* 微秒，1秒 = 1000000 微秒*/
};

在setitimer 调用中，参数ovalue如果不为空，则其中保留的是上次调用设定的值。定时器将it_value递减到0时，产生一个信号，并将it_value的值设定为it_interval的值，然后重新开始计时，如此往复。当it_value设定为0时，计时器停止，或者当它计时到期，而it_interval 为0时停止。调用成功时，返回0；错误时，返回-1，并设置相应的错误代码errno：
EFAULT：参数value或ovalue是无效的指针。
EINVAL：参数which不是ITIMER_REAL、ITIMER_VIRT或ITIMER_PROF中的一个。

下面是关于setitimer调用的一个简单示范，在该例子中，每隔一秒发出一个SIGALRM，每隔0.5秒发出一个SIGVTALRM信号：

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/time.h>
int sec;

void sigroutine(int signo) {
switch (signo) {
case SIGALRM:
printf("Catch a signal -- SIGALRM ");
break;
case SIGVTALRM:
printf("Catch a signal -- SIGVTALRM ");
break;
}
return;
}

int main() {
struct itimerval value,ovalue,value2;
sec = 5;

printf("process id is %d ",getpid());
signal(SIGALRM, sigroutine);
signal(SIGVTALRM, sigroutine);

value.it_value.tv_sec = 1;
value.it_value.tv_usec = 0;
value.it_interval.tv_sec = 1;
value.it_interval.tv_usec = 0;
setitimer(ITIMER_REAL, &value, &ovalue);

value2.it_value.tv_sec = 0;
value2.it_value.tv_usec = 500000;
value2.it_interval.tv_sec = 0;
value2.it_interval.tv_usec = 500000;
setitimer(ITIMER_VIRTUAL, &value2, &ovalue);

for (;;) ;
}

该例子的屏幕拷贝如下：

localhost:~$ ./timer_test
process id is 579
Catch a signal – SIGVTALRM
Catch a signal – SIGALRM
Catch a signal – SIGVTALRM
Catch a signal – SIGVTALRM
Catch a signal – SIGALRM
Catch a signal –GVTALRM

本文简单介绍了Linux下的信号，如果希望了解其他调用，请参考联机手册或其他文档。

i++是否原子操作？并解释为什么？

说出你所知道的linux系统的各类同步机制（重点），什么是死锁？如何避免死锁（每个技术面试官必问）

死锁的条件。（互斥条件（Mutualexclusion）：1、资源不能被共享，只能由一个进程使用。2、请求与保持条件（Hold andwait）：已经得到资源的进程可以再次申请新的资源。3、非剥夺条件（Nopre-emption）：已经分配的资源不能从相应的进程中被强制地剥夺。4、循环等待条件（Circularwait）：系统中若干进程组成环路，该环路中每个进程都在等待相邻进程正占用的资源。处理死锁的策略：1.忽略该问题。例如鸵鸟算法，该算法可以应用在极少发生死锁的的情况下。为什么叫鸵鸟算法呢，因为传说中鸵鸟看到危险就把头埋在地底下，可能鸵鸟觉得看不到危险也就没危险了吧。跟掩耳盗铃有点像。2.检测死锁并且恢复。3.仔细地对资源进行动态分配，以避免死锁。4.通过破除死锁四个必要条件之一，来防止死锁产生。）

列举说明linux系统的各类异步机制

exit()与_exit()的区别？

_exit终止调用进程，但不关闭文件，不清除输出缓存，也不调用出口函数。exit函数将终止调用进程。在退出程序之前，所有文件关闭，缓冲输出内容将刷新定义，并调用所有已刷新的“出口函数”（由atexit定义）。

‘exit()’与‘_exit()’有不少区别在使用‘fork()’，特别是‘vfork()’时变得很突出。

‘exit()’与‘_exit()’的基本区别在于前一个调用实施与调用库里用户状态结构(user-mode constructs)有关的清除工作(clean-up)，而且调用用户自定义的清除程序

如何实现守护进程？

守护进程（Daemon）是运行在后台的一种特殊进程。它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。守护进程是一种很有用的进程。 Linux的大多数服务器就是用守护进程实现的。比如，Internet服务器inetd，Web服务器httpd等。同时，守护进程完成许多系统任务。比如，作业规划进程crond，打印进程lpd等。

守护进程的编程本身并不复杂，复杂的是各种版本的Unix的实现机制不尽相同，造成不同 Unix环境下守护进程的编程规则并不一致。需要注意，照搬某些书上的规则（特别是BSD4.3和低版本的System V）到Linux会出现错误的。下面将给出Linux下守护进程的编程要点和详细实例。

一．守护进程及其特性

守护进程最重要的特性是后台运行。在这一点上DOS下的常驻内存程序TSR与之相似。其次，守护进程必须与其运行前的环境隔离开来。这些环境包括未关闭的文件描述符，控制终端，会话和进程组，工作目录以及文件创建掩模等。这些环境通常是守护进程从执行它的父进程（特别是shell）中继承下来的。最后，守护进程的启动方式有其特殊之处。它可以在Linux系统启动时从启动脚本/etc/rc.d中启动，可以由作业规划进程crond启动，还可以由用户终端（shell）执行。

总之，除开这些特殊性以外，守护进程与普通进程基本上没有什么区别。因此，编写守护进程实际上是把一个普通进程按照上述的守护进程的特性改造成为守护进程。如果对进程有比较深入的认识就更容易理解和编程了。

二．守护进程的编程要点

前面讲过，不同Unix环境下守护进程的编程规则并不一致。所幸的是守护进程的编程原则其实都一样，区别在于具体的实现细节不同。这个原则就是要满足守护进程的特性。同时，Linux是基于Syetem V的SVR4并遵循Posix标准，实现起来与BSD4相比更方便。编程要点如下；

1. 在后台运行。

为避免挂起控制终端将Daemon放入后台执行。方法是在进程中调用fork使父进程终止，让Daemon在子进程中后台执行。

if(pid=fork())
exit(0); //是父进程，结束父进程，子进程继续
2. 脱离控制终端，登录会话和进程组

有必要先介绍一下Linux中的进程与控制终端，登录会话和进程组之间的关系：进程属于一个进程组，进程组号（GID）就是进程组长的进程号（PID）。登录会话可以包含多个进程组。这些进程组共享一个控制终端。这个控制终端通常是创建进程的登录终端。控制终端，登录会话和进程组通常是从父进程继承下来的。我们的目的就是要摆脱它们，使之不受它们的影响。方法是在第1点的基础上，调用setsid()使进程成为会话组长：

setsid();

说明：当进程是会话组长时setsid()调用失败。但第一点已经保证进程不是会话组长。setsid()调用成功后，进程成为新的会话组长和新的进程组长，并与原来的登录会话和进程组脱离。由于会话过程对控制终端的独占性，进程同时与控制终端脱离。

3. 禁止进程重新打开控制终端

现在，进程已经成为无终端的会话组长。但它可以重新申请打开一个控制终端。可以通过使进程不再成为会话组长来禁止进程重新打开控制终端：

if(pid=fork()) exit(0); //结束第一子进程，第二子进程继续（第二子进程不再是会话组长）

4. 关闭打开的文件描述符

进程从创建它的父进程那里继承了打开的文件描述符。如不关闭，将会浪费系统资源，造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起无法预料的错误。按如下方法关闭它们：

for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);>

5. 改变当前工作目录

进程活动时，其工作目录所在的文件系统不能卸下。一般需要将工作目录改变到根目录。对于需要转储核心，写运行日志的进程将工作目录改变到特定目录如 /tmpchdir("/")

6. 重设文件创建掩模

进程从创建它的父进程那里继承了文件创建掩模。它可能修改守护进程所创建的文件的存取位。为防止这一点，将文件创建掩模清除：umask(0);

7. 处理SIGCHLD信号

处理SIGCHLD信号并不是必须的。但对于某些进程，特别是服务器进程往往在请求到来时生成子进程处理请求。如果父进程不等待子进程结束，子进程将成为僵尸进程（zombie）从而占用系统资源。如果父进程等待子进程结束，将增加父进程的负担，影响服务器进程的并发性能。在Linux下可以简单地将 SIGCHLD信号的操作设为SIG_IGN。

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

这样，内核在子进程结束时不会产生僵尸进程。这一点与BSD4不同，BSD4下必须显式等待子进程结束才能释放僵尸进程。

三．守护进程实例

守护进程实例包括两部分：主程序test.c和初始化程序init.c。主程序每隔一分钟向/tmp目录中的日志test.log报告运行状态。初始化程序中的init_daemon函数负责生成守护进程。读者可以利用init_daemon函数生成自己的守护进程。

linux的内存管理机制是什么？

Linux虚拟内存的实现需要6种机制的支持：地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制和内存共享机制

内存管理程序通过映射机制把用户程序的逻辑地址映射到物理地址。当用户程序运行时，如果发现程序中要用的虚地址没有对应的物理内存，就发出了请求页要求。如果有空闲的内存可供分配，就请求分配内存(于是用到了内存的分配和回收)，并把正在使用的物理页记录在缓存中(使用了缓存机制)。如果没有足够的内存可供分配，那么就调用交换机制；腾出一部分内存。另外，在地址映射中要通过TLB(翻译后援存储器)来寻找物理页；交换机制中也要用到交换缓存，并且把物理页内容交换到交换文件中，也要修改页表来映射文件地址。

linux的任务调度机制是什么？

在每个进程的task_struct结构中有以下四项：policy、priority、counter、rt_priority。这四项是选择进程的依据。其中，policy是进程的调度策略，用来区分实时进程和普通进程，实时进程优先于普通进程运行；priority是进程(包括实时和普通)的静态优先级；counter是进程剩余的时间片，它的起始值就是priority的值；由于counter在后面计算一个处于可运行状态的进程值得运行的程度goodness时起重要作用，因此，counter 也可以看作是进程的动态优先级。rt_priority是实时进程特有的，用于实时进程间的选择。
Linux用函数goodness()来衡量一个处于可运行状态的进程值得运行的程度。该函数综合了以上提到的四项，还结合了一些其他的因素，给每个处于可运行状态的进程赋予一个权值(weight)，调度程序以这个权值作为选择进程的唯一依据。关于goodness()的情况在后面将会详细分析。

五种I/O 模式——

阻塞(默认IO模式)，

非阻塞(常用于管道)，

I/O多路复用(IO多路复用的应用场景)，

信号I/O，

异步I/O

五种I/O 模式：
【1】       阻塞I/O           (Linux下的I/O操作默认是阻塞I/O，即open和socket创建的I/O都是阻塞I/O)
【2】       非阻塞 I/O        (可以通过fcntl或者open时使用O_NONBLOCK参数，将fd设置为非阻塞的I/O)
【3】       I/O 多路复用     (I/O多路复用，通常需要非阻塞I/O配合使用)
【4】       信号驱动 I/O    (SIGIO)
【5】        异步 I/O

一般来说，程序进行输入操作有两步：
1．等待有数据可以读
2．将数据从系统内核中拷贝到程序的数据区。

对于sock编程来说:

第一步: 一般来说是等待数据从网络上传到本地。当数据包到达的时候，数据将会从网络层拷贝到内核的缓存中；

第二步: 是从内核中把数据拷贝到程序的数据区中。

阻塞I/O模式 //进程处于阻塞模式时，让出CPU，进入休眠状态
阻塞 I/O 模式是最普遍使用的 I/O 模式。是Linux系统下缺省的IO模式。

大部分程序使用的都是阻塞模式的 I/O 。

一个套接字建立后所处于的模式就是阻塞 I/O 模式。（因为Linux系统默认的IO模式是阻塞模式）

对于一个UDP 套接字来说，数据就绪的标志比较简单：
（1）已经收到了一整个数据报
（2）没有收到。
而 TCP 这个概念就比较复杂，需要附加一些其他的变量。

一个进程调用 recvfrom ，然后系统调用并不返回知道有数据报到达本地系统，然后系统将数据拷贝到进程的缓存中。（如果系统调用收到一个中断信号，则它的调用会被中断）

我们称这个进程在调用recvfrom一直到从recvfrom返回这段时间是阻塞的。当recvfrom正常返回时，我们的进程继续它的操作。

非阻塞模式I/O                          //非阻塞模式的使用并不普遍，因为非阻塞模式会浪费大量的CPU资源。
       当我们将一个套接字设置为非阻塞模式，我们相当于告诉了系统内核：“当我请求的I/O 操作不能够马上完成，你想让我的进程进行休眠等待的时候，不要这么做，请马上返回一个错误给我。”
      我们开始对 recvfrom 的三次调用，因为系统还没有接收到网络数据，所以内核马上返回一个EWOULDBLOCK的错误。

第四次我们调用 recvfrom 函数，一个数据报已经到达了，内核将它拷贝到我们的应用程序的缓冲区中，然后 recvfrom 正常返回，我们就可以对接收到的数据进行处理了。
当一个应用程序使用了非阻塞模式的套接字，它需要使用一个循环来不听的测试是否一个文件描述符有数据可读(称做 polling(轮询))。应用程序不停的 polling 内核来检查是否 I/O操作已经就绪。这将是一个极浪费 CPU资源的操作。这种模式使用中不是很普遍。

例如:

对管道的操作，最好使用非阻塞方式！

I/O多路复用 //针对批量IP操作时，使用I/O多路复用，非常有好。

       在使用 I/O 多路技术的时候，我们调用select()函数和 poll()函数或epoll函数(2.6内核开始支持)，在调用它们的时候阻塞，而不是我们来调用recvfrom（或recv）的时候阻塞。
       当我们调用 select函数阻塞的时候，select 函数等待数据报套接字进入读就绪状态。当select函数返回的时候，也就是套接字可以读取数据的时候。这时候我们就可以调用 recvfrom函数来将数据拷贝到我们的程序缓冲区中。
        对于单个I/O操作，和阻塞模式相比较，select()和poll()或epoll并没有什么高级的地方。

而且，在阻塞模式下只需要调用一个函数：

读取或发送函数。

在使用了多路复用技术后，我们需要调用两个函数了：

先调用 select()函数或poll()函数，然后才能进行真正的读写。

多路复用的高级之处在于::

它能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一个进入读就绪状态，select()函数就可以返回。

IO 多路技术一般在下面这些情况中被使用：
1、当一个客户端需要同时处理多个文件描述符的输入输出操作的时候（一般来说是标准的输入输出和网络套接字)，I/O 多路复用技术将会有机会得到使用。
2、当程序需要同时进行多个套接字的操作的时候。
3、如果一个 TCP 服务器程序同时处理正在侦听网络连接的套接字和已经连接好的套接字。
4、如果一个服务器程序同时使用 TCP 和 UDP 协议。
5、如果一个服务器同时使用多种服务并且每种服务可能使用不同的协议（比如 inetd就是这样的）。

异步IO模式有::

1、信号驱动I/O模式

2、异步I/O模式

信号驱动I/O模式 //自己没有用过。

我们可以使用信号，让内核在文件描述符就绪的时候使用 SIGIO 信号来通知我们。我们将这种模式称为信号驱动 I/O 模式。

为了在一个套接字上使用信号驱动 I/O 操作，下面这三步是所必须的。
（1）一个和 SIGIO信号的处理函数必须设定。
（2）套接字的拥有者必须被设定。一般来说是使用 fcntl 函数的 F_SETOWN参数来
进行设定拥有者。
（3）套接字必须被允许使用异步 I/O。一般是通过调用 fcntl 函数的F_SETFL 命令，O_ASYNC为参数来实现。

虽然设定套接字为异步 I/O 非常简单，但是使用起来困难的部分是怎样在程序中断定产生 SIGIO信号发送给套接字属主的时候，程序处在什么状态。

1．UDP 套接字的 SIGIO 信号 (比较简单)
在 UDP 协议上使用异步 I/O 非常简单．这个信号将会在这个时候产生：

1、套接字收到了一个数据报的数据包。
2、套接字发生了异步错误。
        当我们在使用 UDP 套接字异步 I/O 的时候，我们使用 recvfrom()函数来读取数据报数据或是异步 I/O 错误信息。
2．TCP 套接字的 SIGIO 信号                  (不会使用)
          不幸的是，异步 I/O 几乎对 TCP 套接字而言没有什么作用。因为对于一个 TCP 套接字来说，SIGIO 信号发生的几率太高了，所以 SIGIO 信号并不能告诉我们究竟发生了什么事情。

在 TCP 连接中， SIGIO 信号将会在这个时候产生：
l  在一个监听某个端口的套接字上成功的建立了一个新连接。
l  一个断线的请求被成功的初始化。
l  一个断线的请求成功的结束。
l  套接字的某一个通道（发送通道或是接收通道）被关闭。
l  套接字接收到新数据。
l  套接字将数据发送出去。

l 发生了一个异步 I/O 的错误。

一个对信号驱动 I/O 比较实用的方面是NTP（网络时间协议 Network TimeProtocol）服务器，它使用 UDP。这个服务器的主循环用来接收从客户端发送过来的数据报数据包，然后再发送请求。对于这个服务器来说，记录下收到每一个数据包的具体时间是很重要的。

因为那将是返回给客户端的值，客户端要使用这个数据来计算数据报在网络上来回所花费的时间。图 6-8 表示了怎样建立这样的一个 UDP 服务器。

异步I/O模式             //比如写操作，只需用写，不一定写入磁盘(这就是异步I/O)的好处。异步IO的好处效率高。
      当我们运行在异步 I/O 模式下时，我们如果想进行 I/O 操作，只需要告诉内核我们要进行 I/O 操作，然后内核会马上返回。具体的 I/O 和数据的拷贝全部由内核来完成，我们的程序可以继续向下执行。当内核完成所有的I/O 操作和数据拷贝后，内核将通知我们的程序。
异步 I/O 和  信号驱动I/O的区别是：
        1、信号驱动 I/O 模式下，内核在操作可以被操作的时候通知给我们的应用程序发送SIGIO 消息。

2、异步 I/O 模式下，内核在所有的操作都已经被内核操作结束之后才会通知我们的应用程序。

select，poll，epoll

. Epoll 是何方神圣？

Epoll 可是当前在 Linux 下开发大规模并发网络程序的热门人选， Epoll 在Linux2.6 内核中正式引入，和 select 相似，其实都 I/O 多路复用技术而已，并没有什么神秘的。

其实在Linux 下设计并发网络程序，向来不缺少方法，比如典型的 Apache 模型（ Process Per Connection ，简称PPC ）， TPC （ ThreadPer Connection ）模型，以及 select 模型和 poll 模型，那为何还要再引入 Epoll 这个东东呢？那还是有得说说的 …

2. 常用模型的缺点

如果不摆出来其他模型的缺点，怎么能对比出 Epoll 的优点呢。

2.1 PPC/TPC 模型

这两种模型思想类似，就是让每一个到来的连接一边自己做事去，别再来烦我。只是 PPC 是为它开了一个进程，而 TPC 开了一个线程。可是别烦我是有代价的，它要时间和空间啊，连接多了之后，那么多的进程 / 线程切换，这开销就上来了；因此这类模型能接受的最大连接数都不会高，一般在几百个左右。

2.2 select 模型

1. 最大并发数限制，因为一个进程所打开的 FD （文件描述符）是有限制的，www.linuxidc.com 由FD_SETSIZE 设置，默认值是 1024/2048 ，因此Select 模型的最大并发数就被相应限制了。自己改改这个 FD_SETSIZE ？想法虽好，可是先看看下面吧 …

2. 效率问题， select 每次调用都会线性扫描全部的 FD 集合，这样效率就会呈现线性下降，把 FD_SETSIZE 改大的后果就是，大家都慢慢来，什么？都超时了？？！！

3. 内核 / 用户空间内存拷贝问题，如何让内核把 FD 消息通知给用户空间呢？在这个问题上 select 采取了内存拷贝方法。

2.3 poll 模型

基本上效率和select 是相同的，select 缺点的 2 和 3 它都没有改掉。

3. Epoll 的提升

把其他模型逐个批判了一下，再来看看 Epoll 的改进之处吧，其实把 select的缺点反过来那就是 Epoll 的优点了。

3.1. Epoll 没有最大并发连接的限制，上限是最大可以打开文件的数目，这个数字一般远大于 2048, 一般来说这个数目和系统内存关系很大，具体数目可以 cat /proc/sys/fs/file-max 察看。

3.2. 效率提升， Epoll 最大的优点就在于它只管你“活跃”的连接，而跟连接总数无关，因此在实际的网络环境中， Epoll 的效率就会远远高于 select 和poll 。

3.3. 内存拷贝， Epoll 在这点上使用了“共享内存 ”，这个内存拷贝也省略了。

4. Epoll 为什么高效

Epoll 的高效和其数据结构的设计是密不可分的，这个下面就会提到。

首先回忆一下select 模型，当有I/O 事件到来时，select 通知应用程序有事件到了快去处理，而应用程序必须轮询所有的 FD 集合，测试每个 FD 是否有事件发生，并处理事件；代码像下面这样：

int res = select(maxfd+1, &readfds,NULL, NULL, 120);

if (res > 0)

{

for (int i = 0; i <MAX_CONNECTION; i++)

{

if (FD_ISSET(allConnection[i], &readfds))

{

handleEvent(allConnection[i]);

}

// if(res == 0) handle timeout, res < 0handle error

Epoll 不仅会告诉应用程序有I/0事件到来，还会告诉应用程序相关的信息，这些信息是应用程序填充的，因此根据这些信息应用程序就能直接定位到事件，而不必遍历整个FD 集合。

int res = epoll_wait(epfd, events, 20,120);

for (int i = 0; i < res;i++)

{

handleEvent(events[n]);

}

5. Epoll 关键数据结构

前面提到Epoll 速度快和其数据结构密不可分，其关键数据结构就是：

struct epoll_event {

__uint32_tevents; // Epoll events

epoll_data_tdata; // User data variable

};

typedef union epoll_data {

void *ptr;

int fd;

__uint32_t u32;

__uint64_t u64;

} epoll_data_t;

可见epoll_data 是一个 union 结构体 , 借助于它应用程序可以保存很多类型的信息 :fd 、指针等等。有了它，应用程序就可以直接定位目标了。

标准库函数和系统调用的区别？

1、系统调用和库函数的关系

系统调用通过软中断int 0x80从用户态进入内核态。

函数库中的某些函数调用了系统调用。

函数库中的函数可以没有调用系统调用，也可以调用多个系统调用。

编程人员可以通过函数库调用系统调用。

高级编程也可以直接采用int 0x80进入系统调用，而不必通过函数库作为中介。

如果是在核心编程，也可以通过int 0x80进入系统调用，此时不能使用函数库。因为函数库中的函数是内核访问不到的。

2、从用户调用库函数到系统调用执行的流程。

1) 假设用户调用ssize_t write (int fields, cont void *buff, size_tnbytes);库函数。

2) 库函数会执行int 0x80中断。因为中断使得进程从用户态进入内核态，所以参数通过寄存器传送。

3) 0x80中断对应的中断例程被称为system call handler。其工作是：

i. 存储大多数寄存器到内核堆栈中。这是汇编代码写的。

ii. 执行真正的系统调用函数――system callservice routine。这是C代码。

iii. 通过ret_from_sys_call()返回，回到用户态的库函数。这是汇编代码。

1、系统调用

系统调用提供的函数如open, close, read, write, ioctl等，需包含头文件unistd.h。以write为例：其函数原型为 size_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes)，其操作对象为文件描述符或文件句柄fd(file descriptor)，要想写一个文件，必须先以可写权限用open系统调用打开一个文件，获得所打开文件的fd，例如fd=open(/"/dev/video/", O_RDWR)。fd是一个整型值，每新打开一个文件，所获得的fd为当前最大fd加1。Linux系统默认分配了3个文件描述符值：0－standard input，1－standard output，2－standard error。

系统调用通常用于底层文件访问（low-level file access），例如在驱动程序中对设备文件的直接访问。

系统调用是操作系统相关的，因此一般没有跨操作系统的可移植性。

系统调用发生在内核空间，因此如果在用户空间的一般应用程序中使用系统调用来进行文件操作，会有用户空间到内核空间切换的开销。事实上，即使在用户空间使用库函数来对文件进行操作，因为文件总是存在于存储介质上，因此不管是读写操作，都是对硬件（存储器）的操作，都必然会引起系统调用。也就是说，库函数对文件的操作实际上是通过系统调用来实现的。例如C库函数fwrite()就是通过write()系统调用来实现的。

这样的话，使用库函数也有系统调用的开销，为什么不直接使用系统调用呢？这是因为，读写文件通常是大量的数据（这种大量是相对于底层驱动的系统调用所实现的数据操作单位而言），这时，使用库函数就可以大大减少系统调用的次数。这一结果又缘于缓冲区技术。在用户空间和内核空间，对文件操作都使用了缓冲区，例如用fwrite写文件，都是先将内容写到用户空间缓冲区，当用户空间缓冲区满或者写操作结束时，才将用户缓冲区的内容写到内核缓冲区，同样的道理，当内核缓冲区满或写结束时才将内核缓冲区内容写到文件对应的硬件媒介。

2、库函数调用

标准C库函数提供的文件操作函数如fopen, fread, fwrite, fclose,fflush, fseek等，需包含头文件stdio.h。以fwrite为例，其函数原型为size_t fwrite(const void *buffer,size_t size, size_t item_num, FILE *pf)，其操作对象为文件指针FILE *pf，要想写一个文件，必须先以可写权限用fopen函数打开一个文件，获得所打开文件的FILE结构指针pf，例如pf=fopen(/"~/proj/filename/",/"w/")。实际上，由于库函数对文件的操作最终是通过系统调用实现的，因此，每打开一个文件所获得的FILE结构指针都有一个内核空间的文件描述符fd与之对应。同样有相应的预定义的FILE指针：stdin－standard input，stdout－standard output，stderr－standard error。

库函数调用通常用于应用程序中对一般文件的访问。

库函数调用是系统无关的，因此可移植性好。

由于库函数调用是基于C库的，因此也就不可能用于内核空间的驱动程序中对设备的操作

ping命令所利用的原理是这样的:网络上的机器都有唯一确定的IP地址，我们给目标IP地址发送一个数据包，对方就要返回一个同样大小的数据包，根据返回的数据包我们可以确定目标主机的存在，可以初步判断目标主机的操作系统等。

补充一个坑爹坑爹坑爹坑爹的问题：系统如何将一个信号通知到进程？

信号机制是异步的；当一个进程接收到一个信号时，它会立刻处理这个信号，而不会等待当前函数甚至当前一行代码结束运行。信号有几十种，分别代表着不同的意义。信号之间依靠它们的值来区分，但是通常在程序中使用信号的名字来表示一个信号。在Linux系统中，这些信号和以它们的名称命名的常量均定义在/usr/include/bits/signum.h文件中。（通常程序中不需要直接包含这个头文件，而应该包含<signal.h>。）

信号事件的发生有两个来源：硬件来源(比如我们按下了键盘或者其它硬件故障)；软件来源，最常用发送信号的系统函数是kill, raise, alarm和setitimer以及sigqueue函数，软件来源还包括一些非法运算等操作。

发送信号的主要函数有：kill()、raise()、 sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。

进程可以通过三种方式来响应一个信号：（1）忽略信号，即对信号不做任何处理，其中，有两个信号不能忽略：SIGKILL及SIGSTOP；（2）捕捉信号。定义信号处理函数，当信号发生时，执行相应的处理函数；（3）执行缺省操作，

c语言：

宏定义和展开（必须精通）

#define是C语言中提供的宏定义命令，其主要目的是为程序员在编程时提供一定的方便，并能在一定程度上提高程序的运行效率，但学生在学习时往往不能理解该命令的本质，总是在此处产生一些困惑，在编程时误用该命令，使得程序的运行与预期的目的不一致，或者在读别人写的程序时，把运行结果理解错误，这对C语言的学习很不利。
1#define命令剖析
1.1   #define的概念
#define命令是C语言中的一个宏定义命令，它用来将一个标识符定义为一个字符串，该标识符被称为宏名，被定义的字符串称为替换文本。
该命令有两种格式：一种是简单的宏定义，另一种是带参数的宏定义。
(1)   简单的宏定义：
#define   <宏名><字符串>
   例：  #define PI 3.1415926
(2) 带参数的宏定义
   #define   <宏名> (<参数表>)  <宏体>
   例：#define   A(x) x
一个标识符被宏定义后，该标识符便是一个宏名。这时，在程序中出现的是宏名，在该程序被编译前，先将宏名用被定义的字符串替换，这称为宏替换，替换后才进行编译，宏替换是简单的替换。
1.2 宏替换发生的时机
为了能够真正理解#define的作用，让我们来了解一下对C语言源程序的处理过程。当我们在一个集成的开发环境如TurboC中将编写好的源程序进行编译时，实际经过了预处理、编译、汇编和连接几个过程

这里要说一下宏的展开次序，如果宏有参数，如TO_STRING_MACRO(x)中的x，我们称之为形参，而宏实际的参数我们称之为实参，如TO_STRING_MACRO(a)中的a。

宏的展开是个很复杂的过程，但可以用以下三步来简单描述，

首先用实参替换形参，将实参代入宏文本中；

然后如果实参也是宏，则展开实参；

最后再继续处理宏替换后的宏文本，若宏文本也包含宏则继续展开，否则完成展开。

但是有个例外，那就是第一步后，将实参代入宏文本后，实参之前如果遇到字符“#”或“##”，即使实参是宏，也不再展开实参，而是当作文本处理。

位操作（必须精通）

在计算机程序中，数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作。一般的位操作是用来控制硬件的，或者做数据变换使用，但是，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。C语言提供了位运算的功能，这使得C语言也能像汇编语言一样用来编写系统程序。

　　位运算符C语言提供了六种位运算符：

& 按位与

| 按位或

^ 按位异或

~ 取反

<< 左移

>> 右移

指针操作和计算（必须精通）

&是地址操作符，用来引用一个内存地址。通过在变量名字前使用&操作符，我们可以得到该变量的内存地址。

// 声明一个int指针

int*ptr;

// 声明一个int值

intval = 1;

// 为指针分配一个int值的引用

ptr = &val;

// 对指针进行取值，打印存储在指针地址中的内容

intderef = *ptr;

printf("%d\n", deref);

指针是一个存储计算机内存地址的变量。在这份教程里“引用”表示计算机内存地址。从指针指向的内存读取数据称作指针的取值。指针可以指向某些具体类型的变量地址，例如 int、long 和 double。指针也可以是 void 类型、NULL 指针和未初始化指针。本文会对上述所有指针类型进行探讨。

　　根据出现的位置不同，操作符 * 既可以用来声明一个指针变量，也可以用作指针的取值。当用在声明一个变量时，*表示这里声明了一个指针。其它情况用到*表示指针的取值。

　　&是地址操作符，用来引用一个内存地址。通过在变量名字前使用&操作符，我们可以得到该变量的内存地址。

语言中指针的15个问题
aqiaoboy

1 指针的四要素
  1指针变量,表示一个内存地址,通常为逻辑地址,与实际的物理地址还有一个映射关系.
2指针变量的长度,在WIN32下为四个字节,
  3指针指向的变量
   该内存地址空间下存放的变量,具体内容可能是各种类型的变量.
  4 指针指向的变量的长度,以该内存地址空间开始的内存空间大小.
2 Const,volatile修饰指针的含义
const    char *cpch=”hello’;
表示指针指向的变量不可改变,但指针本身是可以改变的
char * const    pchc;
指针指向的变量可以改变,但指针本身不可改变.

Const  char * const pchc;
两者都不可变.
3 堆和栈上的指针
指针所指向的这块内存是在哪里分配的,在堆上称为堆上的指针,在栈上为栈上的指针.
在堆上的指针,可以保存在全局数据结构中,供不同函数使用访问同一块内存.
在栈上的指针,在函数退出后,该内存即不可访问.

4 什么是指针的释放?
具体来说包括两个概念.
1 释放该指针指向的内存,只有堆上的内存才需要我们手工释放,栈上不需要.
2 将该指针重定向为NULL.

5 near,far型指针的区别?
老式的IBM PC兼容机才有这种区别,因为老式机不能完全支持32位指针,
所以才分为16位指针,(near),和32位指针(far)
从386开始没有这种区别,都是32位指针.

6 数据结构中的指针?
其实就是指向一块内存的地址,通过指针传递,可实现复杂的内存访问.
7 函数指针?
指向一块函数的入口地址.

8 指针作为函数的参数?
比如指向一个复杂数据结构的指针作为函数变量
这种方法避免整个复杂数据类型内存的压栈出栈操作,提高效率.
注意:指针本身不可变,但指针指向的数据结构可以改变.

9 指向指针的指针?
指针指向的变量是一个指针,即具体内容为一个指针的值,是一个地址.
此时指针指向的变量长度也是4位.

10 指针与地址的区别?
区别:
1指针意味着已经有一个指针变量存在,他的值是一个地址,指针变量本身也存放在一个长度为四个字节的地址当中,而地址概念本身并不代表有任何变量存在.
2 指针的值,如果没有限制,通常是可以变化的,也可以指向另外一个地址.
   地址表示内存空间的一个位置点,他是用来赋给指针的,地址本身是没有大小概念,指针指向变量的大小,取决于地址后面存放的变量类型.

11 指针与数组名的关系?
  其值都是一个地址,但前者是可以移动的,后者是不可变的.

12 怎样防止指针的越界使用问题?
  必须让指针指向一个有效的内存地址,
1 防止数组越界
2 防止向一块内存中拷贝过多的内容
3 防止使用空指针
4 防止改变const修改的指针
5 防止改变指向静态存储区的内容
6 防止两次释放一个指针
7 防止使用野指针.

13 指针的类型转换?
指针转换通常是指针类型和void * 类型之前进行强制转换,从而与期望或返回void指针的函数进行正确的交接.

14 什么是指针退化?
如果用一个数组作为函数入参
比如
void fun(char a[100])
{
cout<<SIZEOF(A)<
}

15 指针的移动问题?

指针P ++具体移动的字节数等于指针指向的变量类型大小.

写得还比较全的
函数参数我都用指针没有用数组

14 什么是指针退化?
如果用一个数组作为函数入参
比如
void fun(char a[100])
{
cout<<SIZEOF(A)<
}

像这样定义也不能保证检查传进来的参数对不对
[code]
int a(char s[100])
{
    s[100]=1;
    return 0;
}

main()
{
   char s[20]="hello";
   a(s);
}
[/code]

内存分配（必须精通）

sizeof必考

内存分配方式有三种：

　　（1）从静态存储区域分配。内存在程序编译的时候就已经分配好，这块内存在程序的整个运行期间都存在。例如全局变量，static变量。

　　（2）在栈上创建。在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。

　　（3）从堆上分配，亦称动态内存分配。程序在运行的时候用malloc或new申请任意多少的内存，程序员自己负责在何时用free或delete释放内存。动态内存的生存期由我们决定，使用非常灵活，但问题也最多。

各类库函数必须非常熟练的实现

哪些库函数属于高危函数，为什么？（strcpy等等）

c++：

一个String类的完整实现必须很快速写出来（注意：赋值构造，operator=是关键）

虚函数的作用和实现原理（必问必考，实现原理必须很熟）

有虚函数的类内部有一个称为“虚表”的指针（有多少个虚函数就有多少个指针），这个就是用来指向这个类虚函数。也就是用它来确定调用该那个函数。

实际上在编译的时候，编译器会自动加入“虚表”。虚表的使用方法是这样的：如果派生类在自己的定义中没有修改基类的虚函数，就指向基类的虚函数；如果派生类改写了基类的虚函数（就是自己重新定义），这时虚表则将原来指向基类的虚函数的地址替换为指向自身虚函数的指针。那些被virtual关键字修饰的成员函数，就是虚函数。虚函数的作用，用专业术语来解释就是实现多态性（Polymorphism），多态性是将接口与实现进行分离；用形象的语言来解释就是实现以共同的方法，但因个体差异而采用不同的策略。

每个类都有自己的vtbl，vtbl的作用就是保存自己类中虚函数的地址，我们可以把vtbl形象地看成一个数组，这个数组的每个元素存放的就是虚函数的地址，

虚函数的效率低，其原因就是，在调用虚函数之前，还调用了获得虚函数地址的代码。

sizeof一个类求大小（注意成员变量，函数，虚函数，继承等等对大小的影响）

指针和引用的区别（一般都会问到）

相同点：1. 都是地址的概念；
指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；引用是某块内存的别名。

区别：1. 指针是一个实体，而引用仅是个别名；

2. 引用使用时无需解引用(*)，指针需要解引用；

3. 引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可变；

4. 引用没有 const，指针有 const；

5. 引用不能为空，指针可以为空；

6. “sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小，而“sizeof 指针”得到的是指针本身(所指向的变量或对象的地址)的大小；

7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样；

8.从内存分配上看：程序为指针变量分配内存区域，而引用不需要分配内存区域。

多重类构造和析构的顺序

先调用基类的构造函数，在调用派生类的构造函数

先构造的后析构，后构造的先析构

stl各容器的实现原理（必考）

STL = Standard Template Library，标准模板库

STL共有六大组件
1、容器。2、算法。3、迭代器。4、仿函数。6、适配器。

序列式容器：
vector-数组，元素不够时再重新分配内存，拷贝原来数组的元素到新分配的数组中。
list－单链表。
deque-分配中央控制器map(并非map容器)，map记录着一系列的固定长度的数组的地址.记住这个map仅仅保存的是数组的地址,真正的数据在数组中存放着.deque先从map中央的位置(因为双向队列，前后都可以插入元素)找到一个数组地址，向该数组中放入数据，数组不够时继续在map中找空闲的数组来存数据。当map也不够时重新分配内存当作新的map,把原来map中的内容copy的新map中。所以使用deque的复杂度要大于vector，尽量使用vector。

stack-基于deque。
queue-基于deque。
heap-完全二叉树，使用最大堆排序，以数组(vector)的形式存放。
priority_queue-基于heap。
slist-双向链表。

关联式容器：
set,map,multiset,multimap-基于红黑树(RB-tree)，一种加上了额外平衡条件的二叉搜索树。

hash table-散列表。将待存数据的key经过映射函数变成一个数组(一般是vector)的索引，例如：数据的key%数组的大小＝数组的索引(一般文本通过算法也可以转换为数字)，然后将数据当作此索引的数组元素。有些数据的key经过算法的转换可能是同一个数组的索引值(碰撞问题，可以用线性探测，二次探测来解决)，STL是用开链的方法来解决的，每一个数组的元素维护一个list，他把相同索引值的数据存入一个list，这样当list比较短时执行删除，插入，搜索等算法比较快。

hash_map,hash_set,hash_multiset,hash_multimap-基于hashtable。

extern c 是干啥的，（必须将编译器的函数名修饰的机制解答的很透彻）

volatile是干啥用的，（必须将cpu的寄存器缓存机制回答的很透彻）

volatile的本意是“易变的” 因为访问寄存器要比访问内存单元快的多,所以编译器一般都会作减少存取内存的优化，但有可能会读脏数据。当要求使用volatile声明变量值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。精确地说就是，遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问；如果不使用volatile，则编译器将对所声明的语句进行优化。（简洁的说就是：volatile关键词影响编译器编译的结果，用volatile声明的变量表示该变量随时可能发生变化，与该变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错）

5.volatile的本质：

1> 编译器的优化

在本次线程内, 当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后，再取变量值时，就直接从寄存器中取值；当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致。

当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

2>volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人。

static const等等的用法，（能说出越多越好）

数据结构或者算法：

《离散数学》范围内的一切问题皆由可能被深入问到（这个最坑爹，最重要，最体现功底，最能加分，特别是各类树结构的实现和应用）

各类排序：大根堆的实现，快排（如何避免最糟糕的状态？），bitmap的运用等等

hash，任何一个技术面试官必问（例如为什么一般hashtable的桶数会取一个素数？如何有效避免hash结果值的碰撞）

网络编程：

tcp与udp的区别（必问）

1．基于连接与无连接
2．对系统资源的要求（TCP较多，UDP少）
3．UDP程序结构较简单
4．流模式与数据报模式
5．TCP保证数据正确性，UDP可能丢包，TCP保证数据顺序，UDP不保证

TCP---传输控制协议,提供的是面向连接、可靠的字节流服务。当客户和服务器彼此交换数据前，必须先在双方之间建立一个TCP连接，之后才能传输数据。TCP提供超时重发，丢弃重复数据，检验数据，流量控制等功能，保证数据能从一端传到另一端。
UDP---用户数据报协议，是一个简单的面向数据报的运输层协议。UDP不提供可靠性，它只是把应用程序传给IP层的数据报发送出去，但是并不能保证它们能到达目的地。由于UDP在传输数据报前不用在客户和服务器之间建立一个连接，且没有超时重发等机制，故而传输速度很快

udp调用connect有什么作用？

1:UDP中可以使用connect系统调用2:UDP中connect操作与TCP中connect操作有着本质区别.TCP中调用connect会引起三次握手,client与server建立连结.UDP中调用connect内核仅仅把对端ip&port记录下来.3:UDP中可以多次调用connect,TCP只能调用一次connect.UDP多次调用connect有两种用途:1,指定一个新的ip&port连结.2,断开和之前的ip&port的连结.指定新连结,直接设置connect第二个参数即可.断开连结,需要将connect第二个参数中的sin_family设置成 AF_UNSPEC即可. 4:UDP中使用connect可以提高效率.原因如下:普通的UDP发送两个报文内核做了如下:#1:建立连结#2:发送报文#3:断开连结#4:建立连结#5:发送报文#6:断开连结采用connect方式的UDP发送两个报文内核如下处理:#1:建立连结#2:发送报文#3:发送报文另外一点,每次发送报文内核都由可能要做路由查询.5:采用connect的UDP发送接受报文可以调用send,write和recv,read操作.当然也可以调用sendto,recvfrom.调用sendto的时候第五个参数必须是NULL,第六个参数是0.调用recvfrom,recv,read系统调用只能获取到先前connect的ip&port发送的报文.
UDP中使用connect的好处:1:会提升效率.前面已经描述了.2:高并发服务中会增加系统稳定性.原因:假设client A 通过非connect的UDP与serverB,C通信.B,C提供相同服务.为了负载均衡,我们让A与B,C交替通信.A 与 B通信IPa:PORTa<----> IPb:PORTbA 与 C通信IPa:PORTa'<---->IPc:PORTc
假设PORTa 与 PORTa'相同了(在大并发情况下会发生这种情况),那么就有可能出现A等待B的报文,却收到了C的报文.导致收报错误.解决方法内就是采用connect的UDP通信方式.在A中创建两个udp,然后分别connect到B,C.

tcp连接中时序图，状态图，必须非常非常熟练

socket服务端的实现，select和epoll的区别(必问)

select的本质是采用32个整数的32位，即32*32= 1024来标识，fd值为1-1024。当fd的值超过1024限制时，就必须修改FD_SETSIZE的大小。这个时候就可以标识32*max值范围的fd。

对于单进程多线程，每个线程处理多个fd的情况，select是不适合的。

1.所有的线程均是从1-32*max进行扫描，每个线程处理的均是一段fd值，这样做有点浪费

2.1024上限问题，一个处理多个用户的进程，fd值远远大于1024

所以这个时候应该采用poll，

poll传递的是数组头指针和该数组的长度，只要数组的长度不是很长，性能还是很不错的，因为poll一次在内核中申请4K（一个页的大小来存放fd），尽量控制在4K以内

epoll还是poll的一种优化，返回后不需要对所有的fd进行遍历，在内核中维持了fd的列表。select和poll是将这个内核列表维持在用户态，然后传递到内核中。但是只有在2.6的内核才支持。

epoll更适合于处理大量的fd ，且活跃fd不是很多的情况，毕竟fd较多还是一个串行的操作

epoll哪些触发模式，有啥区别？（必须非常详尽的解释水平触发和边缘触发的区别，以及边缘触发在编程中要做哪些更多的确认）

epoll可以同时支持水平触发和边缘触发（Edge Triggered，只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态，它只说一遍，如果我们没有采取行动，那么它将不会再次告知，这种方式称为边缘触发），理论上边缘触发的性能要更高一些，但是代码实现相当复杂。

epoll同样只告知那些就绪的文件描述符，而且当我们调用epoll_wait()获得就绪文件描述符时，返回的不是实际的描述符，而是一个代表就绪描述符数量的值，你只需要去epoll指定的一个数组中依次取得相应数量的文件描述符即可，这里也使用了内存映射（mmap）技术，这样便彻底省掉了这些文件描述符在系统调用时复制的开销。

另一个本质的改进在于epoll采用基于事件的就绪通知方式。在select/poll中，进程只有在调用一定的方法后，内核才对所有监视的文件描述符进行扫描，而epoll事先通过epoll_ctl()来注册一个文件描述符，一旦基于某个文件描述符就绪时，内核会采用类似callback的回调机制，迅速激活这个文件描述符，当进程调用epoll_wait()时便得到通知。

大规模连接上来，并发模型怎么设计

tcp结束连接怎么握手，time_wait状态是什么,为什么会有time_wait状态？哪一方会有time_wait状态，如何避免time_wait状态占用资源（必须回答的详细）

tcp头多少字节？哪些字段?(必问)

头20字节，选项12字节

什么是滑动窗口（必问）

滑动窗口(Sliding window )是一种流量控制技术。滑动窗口协议是用来改善吞吐量的一种技术，即容许发送方在接收任何应答之前传送附加的包。接收方告诉发送方在某一时刻能送多少包（称窗口尺寸）。TCP中采用滑动窗口来进行传输控制，滑动窗口的大小意味着接收方还有多大的缓冲区可以用于接收数据。发送方可以通过滑动窗口的大小来确定应该发送多少字节的数据。当滑动窗口为0时，发送方一般不能再发送数据报，但有两种情况除外，一种情况是可以发送紧急数据，例如，允许用户终止在远端机上的运行进程。另一种情况是发送方可以发送一个1字节的数据报来通知接收方重新声明它希望接收的下一字节及发送方的滑动窗口大小。滑动窗口协议的基本原理就是在任意时刻，发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号，称为发送窗口；同时，接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号，称为接收窗口。发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样，甚至大小也可以不同。不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送，但是还没有被确认的帧，或者是那些可以被发送的帧。

connect会阻塞，怎么解决?(必考必问)

最通常的方法最有效的是加定时器；也可以采用非阻塞模式。

设置非阻塞，返回之后用select检测状态)

如果select返回可读，结果只读到0字节，什么情况？

某个套接字集合中没有准备好，可能会select内存用FD_CLR清该位为0；

keepalive是什么东东？如何使用？

设置Keepalive参数，检测已中断的客户连接

· Determine how long to wait beforeprobing the connection. On most platforms the default is 2 hours.

· Determine how long to wait beforeretrying the probe.

· Determine how many times to probe theconnection.

列举你所知道的tcp选项，并说明其作用。

1.窗口扩大因子TCP Window Scale Option (WSopt)

TCP窗口缩放选项是用来增加TCP接收窗口的大小而超过65536字节。

2.SACK选择确认选项

最大报文段长度（M S S）表示T C P传往另一端的最大块数据的长度。当建立一个连接时，每一方都有用于通告它期望接收的 M S S选项（M S S选项只能出现在S Y N报文段中）。通过MSS，应用数据被分割成TCP认为最适合发送的数据块，由TCP传递给IP的信息单位称为报文段或段(segment)。

TCP通信时，如果发送序列中间某个数据包丢失，TCP会通过重传最后确认的包开始的后续包，这样原先已经正确传输的包也可能重复发送，急剧降低了TCP性能。为改善这种情况，发展出SACK(SelectiveAcknowledgment, 选择性确认)技术，使TCP只重新发送丢失的包，不用发送后续所有的包，而且提供相应机制使接收方能告诉发送方哪些数据丢失，哪些数据重发了，哪些数据已经提前收到等。

3.MSS:Maxitum Segment Size 最大分段大小

socket什么情况下可读？

a.The number of bytes of data in the socket receive buffer is greater than or
   equal to the current size of the low-water mark forthe socket receive buffer.
   A read operation on the socket will not block and willreturn a value greater than 0
b.  The read half of the connections is closed (i.e., A TCPconnection that has received a FIN).
   A read operation on the socket will not block and willreturn 0 (i.e., EOF)
c. The socket is a listening socket and the number of completed connection isnonzero.
An accept on the listening socket will normally not block,although we will describe a
d. A socket error is pending. A read operation on the socket will not block andwill return
an error (-1) with errno set to the specific error condition

db:
mysql，会考sql语言，服务器数据库大规模数据怎么设计，db各种性能指标

最后：补充一个最最重要，最最坑爹，最最有难度的一个题目：一个每秒百万级访问量的互联网服务器，每个访问都有数据计算和I/O操作，如果让你设计，你怎么设计？

1)tcp三次握手的过程，accept发生在三次握手哪个阶段？

三次握手之后
2）Tcp流， udp的数据报，之间有什么区别，为什么TCP要叫做数据流？
流无边界,数据报有边界.TCP是先进先出的,并且可靠.

3)const的含义及实现机制，比如：const int i,是怎么做到i只可读的？
编译器相关,优化可能让其直接转为一常量代入. const用来说明所定义的变量是只读的。

　　这些在编译期间完成，编译器可能使用常数直接替换掉对此变量的引用。

4) valitale的含义。

volatile吧,告诉编译器此处必须得从地址去取,不得作相关优化。千万注意，这里与硬件cache可不是一回事。
5）OFFSETOF(s, m)的宏定义，s是结构类型，m是s的成员，求m在s中的偏移量。

#define OFFSETOF(s, m) ({s s1;(void*)(&s1)-(void*)(&s1->m);})/*gcc*/

6)100亿个数，求最大的1万个数，并说出算法的时间复杂度。
建一个堆,先把最开始的1万个数放进去。以后每进一个，都把最小的赶出来。

7）设计一个洗牌的算法，并说出算法的时间复杂度。

产生2*54+rand()%2次交换，所有序列已经很接近平均分布（只要rand()满足均分），并且比较快。否则会是复杂度比较高的算法。我统计过。
socket在什么情况下可读?
拥塞控制是把整体看成一个处理对象的，流量控制是对单个的。感知的手段应该不少，比如在TCP协议里，TCP报文的重传本身就可以作为拥塞的依据。依据这样的原理，应该可以设计出很多手段。
--------------
1)三次握手之后
2)流无边界,数据报有边界.TCP是先进先出的,并且可靠.
3)编译器相关,优化可能让其直接转为一常量代入.
4)volatile吧,告诉编译器此处必须得从地址去取,不得作相关优化。千万注意，这里与硬件cache可不是一回事。
5)#define OFFSETOF(s, m) ({s s1;(void*)(&s1)-(void*)(&s1->m);})/*gcc*/
6)建一个堆,先把最开始的1万个数放进去。以后每进一个，都把最小的赶出来。
7)产生2*54+rand()%2次交换，所有序列已经很接近平均分布（只要rand()满足均分），并且比较快。否则会是复杂度比较高的算法。我统计过。
不知道想问什么。
9)拥塞控制是把整体看成一个处理对象的，流量控制是对单个的。感知的手段应该不少，比如在TCP协议里，TCP报文的重传本身就可以作为拥塞的依据。依据这样的原理，应该可以设计出很多手段。

9）流量控制与拥塞控制的区别，节点计算机怎样感知网络拥塞了？

前段时间专心面过腾讯，经过了N轮的技术面，结果还是挂了，但没挂在技术面，比较欣慰，回来之后写一点总结，以供有梦想进入腾讯做后台服务器开发的同学参考，本文章为胡成精心总结，胡成原创，copy和转载请通知。ps:（）之内的文字由作者点评，非面试题文字。

linux和os:

netstat tcpdump ipcs ipcrm （如果这四个命令没听说过或者不能熟练使用，基本上可以回家，通过的概率较小 ^_^ ，这四个命令的熟练掌握程度基本上能体现面试者实际开发和调试程序的经验)

cpu 内存硬盘等等与系统性能调试相关的命令必须熟练掌握，设置修改权限tcp网络状态查看各进程状态抓包相关等相关命令必须熟练掌握

awk sed需掌握

共享内存的使用实现原理（必考必问，然后共享内存段被映射进进程空间之后，存在于进程空间的什么位置？共享内存段最大限制是多少？）

c++进程内存空间分布（注意各部分的内存地址谁高谁低，注意栈从高道低分配，堆从低到高分配）

ELF是什么？其大小与程序中全局变量的是否初始化有什么关系（注意.bss段）

使用过哪些进程间通讯机制，并详细说明（重点）

makefile编写，虽然比较基础，但是会被问到

gdb调试相关的经验，会被问到

如何定位内存泄露？

动态链接和静态链接的区别

32位系统一个进程最多多少堆内存

写一个c程序辨别系统是64位 or32位

写一个c程序辨别系统是大端or小端字节序

信号：列出常见的信号，信号怎么处理？

i++是否原子操作？并解释为什么？？？？？？？

说出你所知道的各类linux系统的各类同步机制（重点），什么是死锁？如何避免死锁（每个技术面试官必问）

列举说明linux系统的各类异步机制

exit() _exit()的区别？

如何实现守护进程？

linux的内存管理机制是什么？

linux的任务调度机制是什么？

标准库函数和系统调用的区别？

补充一个坑爹坑爹坑爹坑爹的问题：系统如何将一个信号通知到进程？（这一题哥没有答出来）

c语言：

宏定义和展开（必须精通）

位操作（必须精通）

指针操作和计算（必须精通）

内存分配（必须精通）

sizeof必考

各类库函数必须非常熟练的实现

哪些库函数属于高危函数，为什么？（strcpy等等）

c++：

一个String类的完整实现必须很快速写出来（注意：赋值构造，operator=是关键）

虚函数的作用和实现原理（必问必考，实现原理必须很熟）

sizeof一个类求大小（注意成员变量，函数，虚函数，继承等等对大小的影响）

指针和引用的区别（一般都会问到）

多重类构造和析构的顺序

stl各容器的实现原理（必考）

extern c 是干啥的，（必须将编译器的函数名修饰的机制解答的很透彻）

volatile是干啥用的，（必须将cpu的寄存器缓存机制回答的很透彻）

static const等等的用法，（能说出越多越好）

数据结构或者算法：

《离散数学》范围内的一切问题皆由可能被深入问到（这个最坑爹，最重要，最体现功底，最能加分，特别是各类树结构的实现和应用）

各类排序：大根堆的实现，快排（如何避免最糟糕的状态？），bitmap的运用等等

hash，任何一个技术面试官必问（例如为什么一般hashtable的桶数会取一个素数？如何有效避免hash结果值的碰撞）

网络编程：

tcp与udp的区别（必问）

udp调用connect有什么作用？

tcp连接中时序图，状态图，必须非常非常熟练

socket服务端的实现，select和epoll的区别(必问)

epoll哪些触发模式，有啥区别？（必须非常详尽的解释水平触发和边缘触发的区别，以及边缘触发在编程中要做哪些更多的确认）

大规模连接上来，并发模型怎么设计

tcp结束连接怎么握手，time_wait状态是什么,为什么会有time_wait状态？哪一方会有time_wait状态，如何避免time_wait状态占用资源（必须回答的详细）

· TIME_WAIT：表示收到了对方的FIN报文，并发送出了ACK报文。TIME_WAIT状态下的TCP连接会等待2*MSL（Max Segment Lifetime，最大分段生存期，指一个TCP报文在Internet上的最长生存时间。每个具体的TCP协议实现都必须选择一个确定的MSL值，RFC 1122建议是2分钟，但BSD传统实现采用了30秒，Linux可以cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_fin_timeout看到本机的这个值），然后即可回到CLOSED 可用状态了。如果FIN_WAIT_1状态下，收到了对方同时带FIN标志和ACK标志的报文时，可以直接进入到TIME_WAIT状态，而无须经过FIN_WAIT_2状态。

如果使用了nginx代理，那么系统TIME_WAIT的数量会变得比较多，这是由于nginx代理使用了短链接的方式和后端交互的原因，使得nginx和后端的ESTABLISHED变得很少而TIME_WAIT很多。这不但发生在安装nginx的代理服务器上，而且也会使后端的app服务器上有大量的TIME_WAIT。查阅TIME_WAIT资料，发现这个状态很多也没什么大问题，但可能因为它占用了系统过多的端口，导致后续的请求无法获取端口而造成障碍。

虽然TIME_WAIT会造成一些问题，但是要完全枪毙掉它也是不正当的，虽然看起来这么做没什么错。具体可看这篇文档：

http://hi.baidu.com/tim_bi/blog/item/35b005d784ca91d5a044df1d.html

所以目前看来最好的办法是让每个TIME_WAIT早点过期。

在linux上可以这么配置：

#让TIME_WAIT状态可以重用，这样即使TIME_WAIT占满了所有端口，也不会拒绝新的请求造成障碍
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse
#让TIME_WAIT尽快回收，我也不知是多久，观察大概是一秒钟
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle

很多文档都会建议两个参数都配置上，但是我发现只用修改tcp_tw_recycle就可以解决问题的了，TIME_WAIT重用TCP协议本身就是不建议打开的。

不能重用端口可能会造成系统的某些服务无法启动，比如要重启一个系统监控的软件，它用了40000端口，而这个端口在软件重启过程中刚好被使用了，就可能会重启失败的。linux默认考虑到了这个问题，有这么个设定：

#查看系统本地可用端口极限值
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

用这条命令会返回两个数字，默认是：32768 61000，说明这台机器本地能向外连接61000-32768=28232个连接，注意是本地向外连接，不是这台机器的所有连接，不会影响这台机器的80端口的对外连接数。但这个数字会影响到代理服务器（nginx）对app服务器的最大连接数，因为nginx对app是用的异步传输，所以这个环节的连接速度很快，所以堆积的连接就很少。假如nginx对app服务器之间的带宽出了问题或是app服务器有问题，那么可能使连接堆积起来，这时可以通过设定nginx的代理超时时间，来使连接尽快释放掉，一般来说极少能用到28232个连接。

因为有软件使用了40000端口监听，常常出错的话，可以通过设定ip_local_port_range的最小值来解决：

echo "40001 61000" > /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

但是这么做很显然把系统可用端口数减少了，这时可以把ip_local_port_range的最大值往上调，但是好习惯是使用不超过32768的端口来侦听服务，另外也不必要去修改ip_local_port_range数值成1024 65535之类的，意义不大。

因为使用了nginx代理，在windows下也会造成大量TIME_WAIT，当然windows也可以调整：

在注册表（regedit）的HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters上添加一个DWORD类型的值TcpTimedWaitDelay，值就是秒数，即可。

windows默认是重用TIME_WAIT，我现在还不知道怎么改成不重用的，本地端口也没查到是什么值，但这些都关系不大，都可以按系统默认运作。
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TIME_WAIT状态
根据TCP协议，主动发起关闭的一方，会进入TIME_WAIT状态，持续2*MSL(Max Segment Lifetime)，缺省为240秒，在这个post中简洁的介绍了为什么需要这个状态。
值得一说的是，对于基于TCP的HTTP协议，关闭TCP连接的是Server端，这样，Server端会进入TIME_WAIT状态，可想而知，对于访问量大的Web Server，会存在大量的TIME_WAIT状态，假如server一秒钟接收1000个请求，那么就会积压240*1000=240，000个TIME_WAIT的记录，维护这些状态给Server带来负担。当然现代操作系统都会用快速的查找算法来管理这些TIME_WAIT，所以对于新的TCP连接请求，判断是否hit中一个TIME_WAIT不会太费时间，但是有这么多状态要维护总是不好。
HTTP协议1.1版规定default行为是Keep-Alive，也就是会重用TCP连接传输多个request/response，一个主要原因就是发现了这个问题。还有一个方法减缓TIME_WAIT压力就是把系统的2*MSL时间减少，因为240秒的时间实在是忒长了点，对于Windows，修改注册表，在HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\CurrentControlSet\Services\ Tcpip\Parameters上添加一个DWORD类型的值TcpTimedWaitDelay，一般认为不要少于60，不然可能会有麻烦。
对于大型的服务，一台server搞不定，需要一个LB(Load Balancer)把流量分配到若干后端服务器上，如果这个LB是以NAT方式工作的话，可能会带来问题。假如所有从LB到后端Server的IP包的source address都是一样的(LB的对内地址），那么LB到后端Server的TCP连接会受限制，因为频繁的TCP连接建立和关闭，会在server上留下TIME_WAIT状态，而且这些状态对应的remote address都是LB的，LB的source port撑死也就60000多个(2^16=65536,1~1023是保留端口，还有一些其他端口缺省也不会用），每个LB上的端口一旦进入Server的TIME_WAIT黑名单，就有240秒不能再用来建立和Server的连接，这样LB和Server最多也就能支持300个左右的连接。如果没有LB，不会有这个问题，因为这样server看到的remote address是internet上广阔无垠的集合，对每个address，60000多个port实在是够用了。
一开始我觉得用上LB会很大程度上限制TCP的连接数，但是实验表明没这回事，LB后面的一台Windows Server 2003每秒处理请求数照样达到了600个，难道TIME_WAIT状态没起作用？用Net Monitor和netstat观察后发现，Server和LB的XXXX端口之间的连接进入TIME_WAIT状态后，再来一个LB的XXXX端口的SYN包，Server照样接收处理了，而是想像的那样被drop掉了。翻书，从书堆里面找出覆满尘土的大学时代买的《UNIX Network Programming, Volume 1, Second Edition: Networking APIs: Sockets and XTI》，中间提到一句，对于BSD-derived实现，只要SYN的sequence number比上一次关闭时的最大sequence number还要大，那么TIME_WAIT状态一样接受这个SYN，难不成Windows也算BSD-derived?有了这点线索和关键字(BSD)，找到这个post，在NT4.0的时候，还是和BSD-derived不一样的，不过Windows Server 2003已经是NT5.2了，也许有点差别了。
做个试验，用Socket API编一个Client端，每次都Bind到本地一个端口比如2345，重复的建立TCP连接往一个Server发送Keep-Alive=false的HTTP请求，Windows的实现让sequence number不断的增长，所以虽然Server对于Client的2345端口连接保持TIME_WAIT状态，但是总是能够接受新的请求，不会拒绝。那如果SYN的Sequence Number变小会怎么样呢？同样用Socket API，不过这次用Raw IP，发送一个小sequence number的SYN包过去，Net Monitor里面看到，这个SYN被Server接收后如泥牛如海，一点反应没有，被drop掉了。
按照书上的说法，BSD-derived和Windows Server 2003的做法有安全隐患，不过至少这样至少不会出现TIME_WAIT阻止TCP请求的问题，当然，客户端要配合，保证不同TCP连接的sequence number要上涨不要下降。
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Socket中的TIME_WAIT状态
在高并发短连接的server端，当server处理完client的请求后立刻closesocket此时会出现time_wait状态然后如果client再并发2000个连接，此时部分连接就连接不上了,用linger强制关闭可以解决此问题，但是linger会导致数据丢失，linger值为0时是强制关闭,无论并发多少多能正常连接上,如果非0会发生部分连接不上的情况!（可调用setsockopt设置套接字的linger延时标志，同时将延时时间设置为0。）
TCP/IP的RFC文档。TIME_WAIT是TCP连接断开时必定会出现的状态。
是无法避免掉的，这是TCP协议实现的一部分。
在WINDOWS下，可以修改注册表让这个时间变短一些
time_wait的时间为2msl,默认为4min.
你可以通过改变这个变量:
TcpTimedWaitDelay
把它缩短到30s
TCP要保证在所有可能的情况下使得所有的数据都能够被投递。当你关闭一个socket时，主动关闭一端的socket将进入TIME_WAIT状态，而被动关闭一方则转入CLOSED状态，这的确能够保证所有的数据都被传输。当一个socket关闭的时候，是通过两端互发信息的四次握手过程完成的，当一端调用close()时，就说明本端没有数据再要发送了。这好似看来在握手完成以后，socket就都应该处于关闭CLOSED状态了。但这有两个问题，首先，我们没有任何机制保证最后的一个ACK能够正常传输，第二，网络上仍然有可能有残余的数据包(wandering duplicates)，我们也必须能够正常处理。
通过正确的状态机，我们知道双方的关闭过程如下
图
假设最后一个ACK丢失了，服务器会重发它发送的最后一个FIN，所以客户端必须维持一个状态信息，以便能够重发ACK；如果不维持这种状态，客户端在接收到FIN后将会响应一个RST，服务器端接收到RST后会认为这是一个错误。如果TCP协议能够正常完成必要的操作而终止双方的数据流传输，就必须完全正确的传输四次握手的四个节，不能有任何的丢失。这就是为什么socket在关闭后，仍然处于 TIME_WAIT状态，因为他要等待以便重发ACK。
如果目前连接的通信双方都已经调用了close()，假定双方都到达CLOSED状态，而没有TIME_WAIT状态时，就会出现如下的情况。现在有一个新的连接被建立起来，使用的IP地址与端口与先前的完全相同，后建立的连接又称作是原先连接的一个化身。还假定原先的连接中有数据报残存于网络之中，这样新的连接收到的数据报中有可能是先前连接的数据报。为了防止这一点，TCP不允许从处于TIME_WAIT状态的socket建立一个连接。处于TIME_WAIT状态的socket在等待两倍的MSL时间以后（之所以是两倍的MSL，是由于MSL是一个数据报在网络中单向发出到认定丢失的时间，一个数据报有可能在发送图中或是其响应过程中成为残余数据报，确认一个数据报及其响应的丢弃的需要两倍的MSL），将会转变为CLOSED状态。这就意味着，一个成功建立的连接，必然使得先前网络中残余的数据报都丢失了。
由于TIME_WAIT状态所带来的相关问题，我们可以通过设置SO_LINGER标志来避免socket进入TIME_WAIT状态，这可以通过发送RST而取代正常的TCP四次握手的终止方式。但这并不是一个很好的主意，TIME_WAIT对于我们来说往往是有利的。
客户端与服务器端建立TCP/IP连接后关闭SOCKET后，服务器端连接的端口
状态为TIME_WAIT
是不是所有执行主动关闭的socket都会进入TIME_WAIT状态呢？
有没有什么情况使主动关闭的socket直接进入CLOSED状态呢？
主动关闭的一方在发送最后一个 ack 后
就会进入 TIME_WAIT 状态停留2MSL（max segment lifetime）时间
这个是TCP/IP必不可少的，也就是“解决”不了的。

也就是TCP/IP设计者本来是这么设计的
主要有两个原因
1。防止上一次连接中的包，迷路后重新出现，影响新连接
   （经过2MSL，上一次连接中所有的重复包都会消失）
2。可靠的关闭TCP连接
   在主动关闭方发送的最后一个 ack(fin) ，有可能丢失，这时被动方会重新发
   fin, 如果这时主动方处于 CLOSED 状态，就会响应 rst 而不是 ack。所以
   主动方要处于 TIME_WAIT 状态，而不能是 CLOSED 。

TIME_WAIT 并不会占用很大资源的，除非受到攻击。

还有，如果一方 send 或 recv 超时，就会直接进入 CLOSED 状态
socket-faq中的这一段讲的也很好，摘录如下：
2.7. Please explain the TIME_WAIT state.

tcp头多少字节？哪些字段?(必问)

什么是滑动窗口（必问）

connect会阻塞，怎么解决?(必考必问，提示：设置非阻塞，返回之后用select检测状态)

如果select返回可读，结果只读到0字节，什么情况？

keepalive 是什么东东？如何使用？

keepalive

在TCP中有一个Keep-alive的机制可以检测死连接，原理很简单，TCP会在空闲了一定时间后发送数据给对方：

1.如果主机可达，对方就会响应ACK应答，就认为是存活的。

2.如果可达，但应用程序退出，对方就发RST应答，发送TCP撤消连接。

3.如果可达，但应用程序崩溃，对方就发FIN消息。

4.如果对方主机不响应ack, rst，继续发送直到超时，就撤消连接。这个时间就是默认

的二个小时。

列举你所知道的tcp选项，并说明其作用。

socket什么情况下可读？

每次读操作返回前都要检查是否还有剩余数据没读完，如果是的话保持数据有效标志，不这样设计的话会出现明显的不一致，那就是数据在读缓冲但没有读有效标志。

当然也可以设计成让程序必须一次性取走所有数据，但这样设计的接口不友好，win32中也确实存在这种类型的API

db:
mysql，会考sql语言，服务器数据库大规模数据怎么设计，db各种性能指标

shell下输入“man 2read ” 你先看看。
ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
意义：从文件描述符fd所指向的文件中读取count个字节的数据到buf所指向的缓存中。
文件描述符是由无符号整数表示的句柄，进程使用它来标识打开的文件。
文件描述符0代表标准文件。
fd是这么来的。
fd=（open或creat成功调用时的返回值）

腾讯后台开发面试题及答案

简单归纳：fd只是一个整数，在open时产生。起到一个索引的作用，进程通过PCB中的文件描述符表找到该fd所指向的文件指针filp。

linux和os:

netstat ：显示网络状态

Netstat 命令用于显示各种网络相关信息，如网络连接，路由表，接口状态 (Interface Statistics)，masquerade 连接，多播成员 (Multicast Memberships) 等等。

从整体上看，netstat的输出结果可以分为两个部分：

ipcs：检查系统上共享内存的分配

用途

报告进程间通信设施状态。

ipcrm：手动解除系统上共享内存的分配

用途
　　删除消息队列、信号集、或者共享内存标识。

查看cpu信息

#cat /proc/cpuinfo

# cat /proc/meminfo

查看硬盘信息

# df -lh

更详细的信息

# cat /proc/scsi/scsi

查看网卡信息

# dmesg | grep eth

更常用的命令(显示系统核心版本号、名称、机器类型等)

# uname -a

cpu 内存硬盘等等与系统性能调试相关的命令必须熟练掌握，设置修改权限tcp网络状态查看各进程状态抓包相关等相关命令必须熟练掌握

awk sed需掌握

共享内存的使用实现原理（必考必问，然后共享内存段被映射进进程空间之后，存在于进程空间的什么位置？共享内存段最大限制是多少？）

$sysctl kern.ipc.shmmax
kern.ipc.shmmax: 33554432

Linux的2.2.x以后的内核版本支持多种共享内存方式,比如:内存映射mmap、POSIX共享内存、System V共享内存;

c++进程内存空间分布（注意各部分的内存地址谁高谁低，注意栈从高到低分配，堆从低到高分配）

ELF是什么？其大小与程序中全局变量的是否初始化有什么关系（注意未初始化的数据放在bss段）

BSS段

可执行程序包括BSS段、数据段、代码段（也称文本段）。

注意和数据段的区别，BSS存放的是未初始化的全局变量和静态变量，数据段存放的是初始化后的全局变量和静态变量。

UNIX下可使用size命令查看可执行文件的段大小信息。如size a.out。

可执行文件：包含了代码和数据。具有可执行的程序。

可重定位文件：包含了代码和数据（这些数据是和其他重定位文件和共享的
object文件一起连接时使用的）

共享object文件（又可叫做共享库）：包含了代码和数据（这些数据是在连接
时候被连接器ld和运行时动态连接器使用的）。

使创建共享库容易，使动态装载和共享库的结合更加容易。在ELF下，在C++
中，全局的构造函数和析构函数在共享库和静态库中用同样方法处理。

使用过哪些进程间通讯机制，并详细说明（重点）

makefile编写，虽然比较基础，但是会被问到

mkdir mf

cd mf

vim makefile

hello.o:hello.c hello.h

gcc –c hello.o -Lm

make

./hello

gdb调试相关的经验，会被问到

一般来说，GDB主要帮助你完成下面四个方面的功能：

1、启动你的程序，可以按照你的自定义的要求随心所欲的运行程序。

2、可让被调试的程序在你所指定的调置的断点处停住。（断点可以是条件表达式）

3、当程序被停住时，可以检查此时你的程序中所发生的事。

4、动态的改变你程序的执行环境。

《GDB使用手册》

gcc -g -o hello hello.c 。

如何定位内存泄露？

C++程序缺乏相应的手段来检测内存信息，只能使用top指令观察进程的动态内存总额。而且程序退出时，我们无法获知任何内存泄漏信息

动态链接和静态链接的区别

动态链接是指在生成可执行文件时不将所有程序用到的函数链接到一个文件，因为有许多函数在操作系统带的dll文件中，当程序运行时直接从操作系统中找。 而静态链接就是把所有用到的函数全部链接到exe文件中。

动态链接是只建立一个引用的接口，而真正的代码和数据存放在另外的可执行模块中，在运行时再装入；而静态链接是把所有的代码和数据都复制到本模块中，运行时就不再需要库了。

32位系统一个进程最多有多少堆内存

我们按照多个不同的维度，来看看多进程和多线程的对比（注：都是相对的，不是说一个好得不得了，另一个差的无法忍受）

维度	多进程	多线程	总结
数据共享、同步	数据是分开的:共享复杂，需要用IPC;同步简单	多线程共享进程数据：共享简单；同步复杂	各有优势
内存、CPU	占用内存多，切换复杂，CPU利用率低	占用内存少，切换简单，CPU利用率高	线程占优
创建销毁、切换	创建销毁、切换复杂，速度慢	创建销毁、切换简单，速度快	线程占优
编程调试	编程简单，调试简单	编程复杂，调试复杂	进程占优
可靠性	进程间不会相互影响	一个线程挂掉将导致整个进程挂掉	进程占优
分布式	适应于多核、多机分布；如果一台机器不够，扩展到多台机器比较简单	适应于多核分布	进程占优

然后我们来看下线程和进程间的比较

子进程继承父进程的属性：	子线程继承主线程的属性：
实际用户ID，实际组ID，有效用户ID，有效组ID；附加组ID；进程组ID；会话ID；控制终端；设置用户ID标志和设置组ID标志；当前工作目录；根目录；文件模式创建屏蔽字（umask）；信号屏蔽和安排；针对任一打开文件描述符的在执行时关闭（close-on-exec）标志；环境；连接的共享存储段；存储映射；资源限制；	进程中的所有信息对该进程的所有线程都是共享的；可执行的程序文本；程序的全局内存；堆内存；栈；文件描述符；信号的处理是进程中所有线程共享的（注意：如果信号的默认处理是终止该进程那么即是把信号传给某个线程也一样会将进程杀掉）；
父子进程之间的区别：	子线程特有的：
fork的返回值(=0子进程)；进程ID不同；两个进程具有不同的父进程ID；子进程的tms_utime,tms_stime,tms_cutime以及tms_ustime均被设置为0；不继承父进程设置的文件锁；子进程的未处理闹钟被清除；子进程的未处理信号集设置为空集；	线程ID；一组寄存器值；栈；调度优先级和策略；信号屏蔽字； errno变量；线程私有数据；

什么是进程。最直观的就是一个个pid,官方的说法就：进程是程序在计算机上的一次执行活动。

TCP和UDP分析

主要参看2篇博文：

http://blog.csdn.net/dog250/article/details/6612496

http://blog.csdn.net/dog250/article/details/6896949

还有就是谢老师写的《计算机网络》第五版，.TCP/IP详解(卷一，卷二)以及《Unix网络编程》以及Linux源代码之外，RFC

一、概念：

key:TCP是一种面向连接的、可靠的、字节流服务

5.用途上：用于TCP可靠性，http，ftp使用。而由于UDP速度快，视频，在线游戏多用UDP，保证实时性

写一个c程序辨别系统是16位or32位

法一：int k=~0;

if((unsigned int)k >63356) cout<<"at least 32bits"<<endl;

else cout<<"16 bits"<<endl;

法二：//32为系统

int i=65536;

cout<<i<<endl;

int j=65535;

cout<<j<<endl;

写一个c程序辨别系统是大端or小端字节序

用联合体：如char类型的，可以看他输出的是int的高字节还是低字节

信号：列出常见的信号，信号怎么处理？

i++是否原子操作？并解释为什么？

说出你所知道的linux系统的各类同步机制（重点），什么是死锁？如何避免死锁（每个技术面试官必问）

列举说明linux系统的各类异步机制

exit()与_exit()的区别？

‘exit()’与‘_exit()’有不少区别在使用‘fork()’，特别是‘vfork()’时变得很突出。

如何实现守护进程？

一．守护进程及其特性

二．守护进程的编程要点

1. 在后台运行。

为避免挂起控制终端将Daemon放入后台执行。方法是在进程中调用fork使父进程终止，让Daemon在子进程中后台执行。

if(pid=fork())
exit(0); //是父进程，结束父进程，子进程继续
2. 脱离控制终端，登录会话和进程组

setsid();

3. 禁止进程重新打开控制终端

现在，进程已经成为无终端的会话组长。但它可以重新申请打开一个控制终端。可以通过使进程不再成为会话组长来禁止进程重新打开控制终端：

if(pid=fork()) exit(0); //结束第一子进程，第二子进程继续（第二子进程不再是会话组长）

4. 关闭打开的文件描述符

for(i=0;i 关闭打开的文件描述符close(i);>

5. 改变当前工作目录

6. 重设文件创建掩模

进程从创建它的父进程那里继承了文件创建掩模。它可能修改守护进程所创建的文件的存取位。为防止这一点，将文件创建掩模清除：umask(0);

7. 处理SIGCHLD信号

signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

这样，内核在子进程结束时不会产生僵尸进程。这一点与BSD4不同，BSD4下必须显式等待子进程结束才能释放僵尸进程。

三．守护进程实例

linux的内存管理机制是什么？

Linux虚拟内存的实现需要6种机制的支持：地址映射机制、内存分配回收机制、缓存和刷新机制、请求页机制、交换机制和内存共享机制

linux的任务调度机制是什么？

五种I/O 模式——

阻塞(默认IO模式)，

非阻塞(常用于管道)，

I/O多路复用(IO多路复用的应用场景)，

信号I/O，

异步I/O

一般来说，程序进行输入操作有两步：
1．等待有数据可以读
2．将数据从系统内核中拷贝到程序的数据区。

对于sock编程来说:

第一步: 一般来说是等待数据从网络上传到本地。当数据包到达的时候，数据将会从网络层拷贝到内核的缓存中；

第二步: 是从内核中把数据拷贝到程序的数据区中。

阻塞I/O模式 //进程处于阻塞模式时，让出CPU，进入休眠状态
阻塞 I/O 模式是最普遍使用的 I/O 模式。是Linux系统下缺省的IO模式。

大部分程序使用的都是阻塞模式的 I/O 。

一个套接字建立后所处于的模式就是阻塞 I/O 模式。（因为Linux系统默认的IO模式是阻塞模式）

我们称这个进程在调用recvfrom一直到从recvfrom返回这段时间是阻塞的。当recvfrom正常返回时，我们的进程继续它的操作。

例如:

对管道的操作，最好使用非阻塞方式！

I/O多路复用 //针对批量IP操作时，使用I/O多路复用，非常有好。

而且，在阻塞模式下只需要调用一个函数：

读取或发送函数。

在使用了多路复用技术后，我们需要调用两个函数了：

先调用 select()函数或poll()函数，然后才能进行真正的读写。

多路复用的高级之处在于::

它能同时等待多个文件描述符，而这些文件描述符（套接字描述符）其中的任意一个进入读就绪状态，select()函数就可以返回。

异步IO模式有::

1、信号驱动I/O模式

2、异步I/O模式

信号驱动I/O模式 //自己没有用过。

我们可以使用信号，让内核在文件描述符就绪的时候使用 SIGIO 信号来通知我们。我们将这种模式称为信号驱动 I/O 模式。

虽然设定套接字为异步 I/O 非常简单，但是使用起来困难的部分是怎样在程序中断定产生 SIGIO信号发送给套接字属主的时候，程序处在什么状态。

1．UDP 套接字的 SIGIO 信号 (比较简单)
在 UDP 协议上使用异步 I/O 非常简单．这个信号将会在这个时候产生：

l 发生了一个异步 I/O 的错误。

因为那将是返回给客户端的值，客户端要使用这个数据来计算数据报在网络上来回所花费的时间。图 6-8 表示了怎样建立这样的一个 UDP 服务器。

2、异步 I/O 模式下，内核在所有的操作都已经被内核操作结束之后才会通知我们的应用程序。

select，poll，epoll

. Epoll 是何方神圣？

2. 常用模型的缺点

如果不摆出来其他模型的缺点，怎么能对比出 Epoll 的优点呢。

2.1 PPC/TPC 模型

2.2 select 模型

3. 内核 / 用户空间内存拷贝问题，如何让内核把 FD 消息通知给用户空间呢？在这个问题上 select 采取了内存拷贝方法。

2.3 poll 模型

基本上效率和select 是相同的，select 缺点的 2 和 3 它都没有改掉。

3. Epoll 的提升

把其他模型逐个批判了一下，再来看看 Epoll 的改进之处吧，其实把 select的缺点反过来那就是 Epoll 的优点了。

3.3. 内存拷贝， Epoll 在这点上使用了“共享内存 ”，这个内存拷贝也省略了。

4. Epoll 为什么高效

Epoll 的高效和其数据结构的设计是密不可分的，这个下面就会提到。

int res = select(maxfd+1, &readfds,NULL, NULL, 120);

if (res > 0)

{

for (int i = 0; i <MAX_CONNECTION; i++)

{

if (FD_ISSET(allConnection[i], &readfds))

{

handleEvent(allConnection[i]);

}

// if(res == 0) handle timeout, res < 0handle error

int res = epoll_wait(epfd, events, 20,120);

for (int i = 0; i < res;i++)

{

handleEvent(events[n]);

}

5. Epoll 关键数据结构

前面提到Epoll 速度快和其数据结构密不可分，其关键数据结构就是：

struct epoll_event {

__uint32_tevents; // Epoll events

epoll_data_tdata; // User data variable

};

typedef union epoll_data {

void *ptr;

int fd;

__uint32_t u32;

__uint64_t u64;

} epoll_data_t;

可见epoll_data 是一个 union 结构体 , 借助于它应用程序可以保存很多类型的信息 :fd 、指针等等。有了它，应用程序就可以直接定位目标了。

标准库函数和系统调用的区别？

1、系统调用和库函数的关系

系统调用通过软中断int 0x80从用户态进入内核态。

函数库中的某些函数调用了系统调用。

函数库中的函数可以没有调用系统调用，也可以调用多个系统调用。

编程人员可以通过函数库调用系统调用。

高级编程也可以直接采用int 0x80进入系统调用，而不必通过函数库作为中介。

如果是在核心编程，也可以通过int 0x80进入系统调用，此时不能使用函数库。因为函数库中的函数是内核访问不到的。

2、从用户调用库函数到系统调用执行的流程。

1) 假设用户调用ssize_t write (int fields, cont void *buff, size_tnbytes);库函数。

2) 库函数会执行int 0x80中断。因为中断使得进程从用户态进入内核态，所以参数通过寄存器传送。

3) 0x80中断对应的中断例程被称为system call handler。其工作是：

i. 存储大多数寄存器到内核堆栈中。这是汇编代码写的。

ii. 执行真正的系统调用函数――system callservice routine。这是C代码。

iii. 通过ret_from_sys_call()返回，回到用户态的库函数。这是汇编代码。

1、系统调用

系统调用通常用于底层文件访问（low-level file access），例如在驱动程序中对设备文件的直接访问。

系统调用是操作系统相关的，因此一般没有跨操作系统的可移植性。

2、库函数调用

库函数调用通常用于应用程序中对一般文件的访问。

库函数调用是系统无关的，因此可移植性好。

由于库函数调用是基于C库的，因此也就不可能用于内核空间的驱动程序中对设备的操作

补充一个坑爹坑爹坑爹坑爹的问题：系统如何将一个信号通知到进程？

发送信号的主要函数有：kill()、raise()、 sigqueue()、alarm()、setitimer()以及abort()。

c语言：

宏定义和展开（必须精通）

这里要说一下宏的展开次序，如果宏有参数，如TO_STRING_MACRO(x)中的x，我们称之为形参，而宏实际的参数我们称之为实参，如TO_STRING_MACRO(a)中的a。

宏的展开是个很复杂的过程，但可以用以下三步来简单描述，

首先用实参替换形参，将实参代入宏文本中；

然后如果实参也是宏，则展开实参；

最后再继续处理宏替换后的宏文本，若宏文本也包含宏则继续展开，否则完成展开。

但是有个例外，那就是第一步后，将实参代入宏文本后，实参之前如果遇到字符“#”或“##”，即使实参是宏，也不再展开实参，而是当作文本处理。

位操作（必须精通）

　　位运算符C语言提供了六种位运算符：

& 按位与

| 按位或

^ 按位异或

~ 取反

<< 左移

>> 右移

指针操作和计算（必须精通）

&是地址操作符，用来引用一个内存地址。通过在变量名字前使用&操作符，我们可以得到该变量的内存地址。

// 声明一个int指针

int*ptr;

// 声明一个int值

intval = 1;

// 为指针分配一个int值的引用

ptr = &val;

// 对指针进行取值，打印存储在指针地址中的内容

intderef = *ptr;

printf("%d\n", deref);

　　&是地址操作符，用来引用一个内存地址。通过在变量名字前使用&操作符，我们可以得到该变量的内存地址。

内存分配（必须精通）

sizeof必考

各类库函数必须非常熟练的实现

哪些库函数属于高危函数，为什么？（strcpy等等）

c++：

一个String类的完整实现必须很快速写出来（注意：赋值构造，operator=是关键）

虚函数的作用和实现原理（必问必考，实现原理必须很熟）

有虚函数的类内部有一个称为“虚表”的指针（有多少个虚函数就有多少个指针），这个就是用来指向这个类虚函数。也就是用它来确定调用该那个函数。

虚函数的效率低，其原因就是，在调用虚函数之前，还调用了获得虚函数地址的代码。

sizeof一个类求大小（注意成员变量，函数，虚函数，继承等等对大小的影响）

指针和引用的区别（一般都会问到）

相同点：1. 都是地址的概念；
指针指向一块内存，它的内容是所指内存的地址；引用是某块内存的别名。

区别：1. 指针是一个实体，而引用仅是个别名；

2. 引用使用时无需解引用(*)，指针需要解引用；

3. 引用只能在定义时被初始化一次，之后不可变；指针可变；

4. 引用没有 const，指针有 const；

5. 引用不能为空，指针可以为空；

6. “sizeof 引用”得到的是所指向的变量(对象)的大小，而“sizeof 指针”得到的是指针本身(所指向的变量或对象的地址)的大小；

7. 指针和引用的自增(++)运算意义不一样；

8.从内存分配上看：程序为指针变量分配内存区域，而引用不需要分配内存区域。

多重类构造和析构的顺序

先调用基类的构造函数，在调用派生类的构造函数

先构造的后析构，后构造的先析构

stl各容器的实现原理（必考）

STL = Standard Template Library，标准模板库

STL共有六大组件
1、容器。2、算法。3、迭代器。4、仿函数。6、适配器。

stack-基于deque。
queue-基于deque。
heap-完全二叉树，使用最大堆排序，以数组(vector)的形式存放。
priority_queue-基于heap。
slist-双向链表。

关联式容器：
set,map,multiset,multimap-基于红黑树(RB-tree)，一种加上了额外平衡条件的二叉搜索树。

hash_map,hash_set,hash_multiset,hash_multimap-基于hashtable。

extern c 是干啥的，（必须将编译器的函数名修饰的机制解答的很透彻）

volatile是干啥用的，（必须将cpu的寄存器缓存机制回答的很透彻）

5.volatile的本质：

1> 编译器的优化

当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致。

2>volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人。

static const等等的用法，（能说出越多越好）

数据结构或者算法：

《离散数学》范围内的一切问题皆由可能被深入问到（这个最坑爹，最重要，最体现功底，最能加分，特别是各类树结构的实现和应用）

各类排序：大根堆的实现，快排（如何避免最糟糕的状态？），bitmap的运用等等

hash，任何一个技术面试官必问（例如为什么一般hashtable的桶数会取一个素数？如何有效避免hash结果值的碰撞）

网络编程：

tcp与udp的区别（必问）

udp调用connect有什么作用？

tcp连接中时序图，状态图，必须非常非常熟练

socket服务端的实现，select和epoll的区别(必问)

对于单进程多线程，每个线程处理多个fd的情况，select是不适合的。

1.所有的线程均是从1-32*max进行扫描，每个线程处理的均是一段fd值，这样做有点浪费

2.1024上限问题，一个处理多个用户的进程，fd值远远大于1024

所以这个时候应该采用poll，

epoll更适合于处理大量的fd ，且活跃fd不是很多的情况，毕竟fd较多还是一个串行的操作

epoll哪些触发模式，有啥区别？（必须非常详尽的解释水平触发和边缘触发的区别，以及边缘触发在编程中要做哪些更多的确认）

大规模连接上来，并发模型怎么设计

tcp结束连接怎么握手，time_wait状态是什么,为什么会有time_wait状态？哪一方会有time_wait状态，如何避免time_wait状态占用资源（必须回答的详细）

tcp头多少字节？哪些字段?(必问)

头20字节，选项12字节

什么是滑动窗口（必问）

connect会阻塞，怎么解决?(必考必问)

最通常的方法最有效的是加定时器；也可以采用非阻塞模式。

设置非阻塞，返回之后用select检测状态)

如果select返回可读，结果只读到0字节，什么情况？

某个套接字集合中没有准备好，可能会select内存用FD_CLR清该位为0；

keepalive是什么东东？如何使用？

设置Keepalive参数，检测已中断的客户连接

· Determine how long to wait beforeprobing the connection. On most platforms the default is 2 hours.

· Determine how long to wait beforeretrying the probe.

· Determine how many times to probe theconnection.

列举你所知道的tcp选项，并说明其作用。

1.窗口扩大因子TCP Window Scale Option (WSopt)

TCP窗口缩放选项是用来增加TCP接收窗口的大小而超过65536字节。

2.SACK选择确认选项

3.MSS:Maxitum Segment Size 最大分段大小

socket什么情况下可读？

db:
mysql，会考sql语言，服务器数据库大规模数据怎么设计，db各种性能指标

　　这些在编译期间完成，编译器可能使用常数直接替换掉对此变量的引用。

linux和os:

cpu 内存硬盘等等与系统性能调试相关的命令必须熟练掌握，设置修改权限tcp网络状态查看各进程状态抓包相关等相关命令必须熟练掌握

awk sed需掌握

共享内存的使用实现原理（必考必问，然后共享内存段被映射进进程空间之后，存在于进程空间的什么位置？共享内存段最大限制是多少？）

c++进程内存空间分布（注意各部分的内存地址谁高谁低，注意栈从高道低分配，堆从低到高分配）

ELF是什么？其大小与程序中全局变量的是否初始化有什么关系（注意.bss段）

使用过哪些进程间通讯机制，并详细说明（重点）

makefile编写，虽然比较基础，但是会被问到

gdb调试相关的经验，会被问到

如何定位内存泄露？

动态链接和静态链接的区别

32位系统一个进程最多多少堆内存

写一个c程序辨别系统是64位 or32位

写一个c程序辨别系统是大端or小端字节序

信号：列出常见的信号，信号怎么处理？

i++是否原子操作？并解释为什么？？？？？？？

说出你所知道的各类linux系统的各类同步机制（重点），什么是死锁？如何避免死锁（每个技术面试官必问）

列举说明linux系统的各类异步机制

exit() _exit()的区别？

如何实现守护进程？

linux的内存管理机制是什么？

linux的任务调度机制是什么？

标准库函数和系统调用的区别？

补充一个坑爹坑爹坑爹坑爹的问题：系统如何将一个信号通知到进程？（这一题哥没有答出来）

c语言：

宏定义和展开（必须精通）

位操作（必须精通）

指针操作和计算（必须精通）

内存分配（必须精通）

sizeof必考

各类库函数必须非常熟练的实现

哪些库函数属于高危函数，为什么？（strcpy等等）

c++：

一个String类的完整实现必须很快速写出来（注意：赋值构造，operator=是关键）

虚函数的作用和实现原理（必问必考，实现原理必须很熟）

sizeof一个类求大小（注意成员变量，函数，虚函数，继承等等对大小的影响）

指针和引用的区别（一般都会问到）

多重类构造和析构的顺序

stl各容器的实现原理（必考）

extern c 是干啥的，（必须将编译器的函数名修饰的机制解答的很透彻）

volatile是干啥用的，（必须将cpu的寄存器缓存机制回答的很透彻）

static const等等的用法，（能说出越多越好）

数据结构或者算法：

《离散数学》范围内的一切问题皆由可能被深入问到（这个最坑爹，最重要，最体现功底，最能加分，特别是各类树结构的实现和应用）

各类排序：大根堆的实现，快排（如何避免最糟糕的状态？），bitmap的运用等等

hash，任何一个技术面试官必问（例如为什么一般hashtable的桶数会取一个素数？如何有效避免hash结果值的碰撞）

网络编程：

tcp与udp的区别（必问）

udp调用connect有什么作用？

tcp连接中时序图，状态图，必须非常非常熟练

socket服务端的实现，select和epoll的区别(必问)

epoll哪些触发模式，有啥区别？（必须非常详尽的解释水平触发和边缘触发的区别，以及边缘触发在编程中要做哪些更多的确认）

大规模连接上来，并发模型怎么设计

tcp结束连接怎么握手，time_wait状态是什么,为什么会有time_wait状态？哪一方会有time_wait状态，如何避免time_wait状态占用资源（必须回答的详细）

如果使用了nginx代理，那么系统TIME_WAIT的数量会变得比较多，这是由于nginx代理使用了短链接的方式和后端交互的原因，使得nginx和后端的ESTABLISHED变得很少而TIME_WAIT很多。这不但发生在安装nginx的代理服务器上，而且也会使后端的app服务器上有大量的TIME_WAIT。查阅TIME_WAIT资料，发现这个状态很多也没什么大问题，但可能因为它占用了系统过多的端口，导致后续的请求无法获取端口而造成障碍。

虽然TIME_WAIT会造成一些问题，但是要完全枪毙掉它也是不正当的，虽然看起来这么做没什么错。具体可看这篇文档：

http://hi.baidu.com/tim_bi/blog/item/35b005d784ca91d5a044df1d.html

所以目前看来最好的办法是让每个TIME_WAIT早点过期。

在linux上可以这么配置：

#让TIME_WAIT状态可以重用，这样即使TIME_WAIT占满了所有端口，也不会拒绝新的请求造成障碍
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_reuse
#让TIME_WAIT尽快回收，我也不知是多久，观察大概是一秒钟
echo "1" > /proc/sys/net/ipv4/tcp_tw_recycle

很多文档都会建议两个参数都配置上，但是我发现只用修改tcp_tw_recycle就可以解决问题的了，TIME_WAIT重用TCP协议本身就是不建议打开的。

不能重用端口可能会造成系统的某些服务无法启动，比如要重启一个系统监控的软件，它用了40000端口，而这个端口在软件重启过程中刚好被使用了，就可能会重启失败的。linux默认考虑到了这个问题，有这么个设定：

#查看系统本地可用端口极限值
cat /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

用这条命令会返回两个数字，默认是：32768 61000，说明这台机器本地能向外连接61000-32768=28232个连接，注意是本地向外连接，不是这台机器的所有连接，不会影响这台机器的80端口的对外连接数。但这个数字会影响到代理服务器（nginx）对app服务器的最大连接数，因为nginx对app是用的异步传输，所以这个环节的连接速度很快，所以堆积的连接就很少。假如nginx对app服务器之间的带宽出了问题或是app服务器有问题，那么可能使连接堆积起来，这时可以通过设定nginx的代理超时时间，来使连接尽快释放掉，一般来说极少能用到28232个连接。

因为有软件使用了40000端口监听，常常出错的话，可以通过设定ip_local_port_range的最小值来解决：

echo "40001 61000" > /proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range

但是这么做很显然把系统可用端口数减少了，这时可以把ip_local_port_range的最大值往上调，但是好习惯是使用不超过32768的端口来侦听服务，另外也不必要去修改ip_local_port_range数值成1024 65535之类的，意义不大。

因为使用了nginx代理，在windows下也会造成大量TIME_WAIT，当然windows也可以调整：

在注册表（regedit）的HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters上添加一个DWORD类型的值TcpTimedWaitDelay，值就是秒数，即可。

windows默认是重用TIME_WAIT，我现在还不知道怎么改成不重用的，本地端口也没查到是什么值，但这些都关系不大，都可以按系统默认运作。
------------------------------------------------
TIME_WAIT状态
根据TCP协议，主动发起关闭的一方，会进入TIME_WAIT状态，持续2*MSL(Max Segment Lifetime)，缺省为240秒，在这个post中简洁的介绍了为什么需要这个状态。
值得一说的是，对于基于TCP的HTTP协议，关闭TCP连接的是Server端，这样，Server端会进入TIME_WAIT状态，可想而知，对于访问量大的Web Server，会存在大量的TIME_WAIT状态，假如server一秒钟接收1000个请求，那么就会积压240*1000=240，000个TIME_WAIT的记录，维护这些状态给Server带来负担。当然现代操作系统都会用快速的查找算法来管理这些TIME_WAIT，所以对于新的TCP连接请求，判断是否hit中一个TIME_WAIT不会太费时间，但是有这么多状态要维护总是不好。
HTTP协议1.1版规定default行为是Keep-Alive，也就是会重用TCP连接传输多个request/response，一个主要原因就是发现了这个问题。还有一个方法减缓TIME_WAIT压力就是把系统的2*MSL时间减少，因为240秒的时间实在是忒长了点，对于Windows，修改注册表，在HKEY_LOCAL_MACHINE\ SYSTEM\CurrentControlSet\Services\ Tcpip\Parameters上添加一个DWORD类型的值TcpTimedWaitDelay，一般认为不要少于60，不然可能会有麻烦。
对于大型的服务，一台server搞不定，需要一个LB(Load Balancer)把流量分配到若干后端服务器上，如果这个LB是以NAT方式工作的话，可能会带来问题。假如所有从LB到后端Server的IP包的source address都是一样的(LB的对内地址），那么LB到后端Server的TCP连接会受限制，因为频繁的TCP连接建立和关闭，会在server上留下TIME_WAIT状态，而且这些状态对应的remote address都是LB的，LB的source port撑死也就60000多个(2^16=65536,1~1023是保留端口，还有一些其他端口缺省也不会用），每个LB上的端口一旦进入Server的TIME_WAIT黑名单，就有240秒不能再用来建立和Server的连接，这样LB和Server最多也就能支持300个左右的连接。如果没有LB，不会有这个问题，因为这样server看到的remote address是internet上广阔无垠的集合，对每个address，60000多个port实在是够用了。
一开始我觉得用上LB会很大程度上限制TCP的连接数，但是实验表明没这回事，LB后面的一台Windows Server 2003每秒处理请求数照样达到了600个，难道TIME_WAIT状态没起作用？用Net Monitor和netstat观察后发现，Server和LB的XXXX端口之间的连接进入TIME_WAIT状态后，再来一个LB的XXXX端口的SYN包，Server照样接收处理了，而是想像的那样被drop掉了。翻书，从书堆里面找出覆满尘土的大学时代买的《UNIX Network Programming, Volume 1, Second Edition: Networking APIs: Sockets and XTI》，中间提到一句，对于BSD-derived实现，只要SYN的sequence number比上一次关闭时的最大sequence number还要大，那么TIME_WAIT状态一样接受这个SYN，难不成Windows也算BSD-derived?有了这点线索和关键字(BSD)，找到这个post，在NT4.0的时候，还是和BSD-derived不一样的，不过Windows Server 2003已经是NT5.2了，也许有点差别了。
做个试验，用Socket API编一个Client端，每次都Bind到本地一个端口比如2345，重复的建立TCP连接往一个Server发送Keep-Alive=false的HTTP请求，Windows的实现让sequence number不断的增长，所以虽然Server对于Client的2345端口连接保持TIME_WAIT状态，但是总是能够接受新的请求，不会拒绝。那如果SYN的Sequence Number变小会怎么样呢？同样用Socket API，不过这次用Raw IP，发送一个小sequence number的SYN包过去，Net Monitor里面看到，这个SYN被Server接收后如泥牛如海，一点反应没有，被drop掉了。
按照书上的说法，BSD-derived和Windows Server 2003的做法有安全隐患，不过至少这样至少不会出现TIME_WAIT阻止TCP请求的问题，当然，客户端要配合，保证不同TCP连接的sequence number要上涨不要下降。
----------------------------------------------------
Socket中的TIME_WAIT状态
在高并发短连接的server端，当server处理完client的请求后立刻closesocket此时会出现time_wait状态然后如果client再并发2000个连接，此时部分连接就连接不上了,用linger强制关闭可以解决此问题，但是linger会导致数据丢失，linger值为0时是强制关闭,无论并发多少多能正常连接上,如果非0会发生部分连接不上的情况!（可调用setsockopt设置套接字的linger延时标志，同时将延时时间设置为0。）
TCP/IP的RFC文档。TIME_WAIT是TCP连接断开时必定会出现的状态。
是无法避免掉的，这是TCP协议实现的一部分。
在WINDOWS下，可以修改注册表让这个时间变短一些
time_wait的时间为2msl,默认为4min.
你可以通过改变这个变量:
TcpTimedWaitDelay
把它缩短到30s
TCP要保证在所有可能的情况下使得所有的数据都能够被投递。当你关闭一个socket时，主动关闭一端的socket将进入TIME_WAIT状态，而被动关闭一方则转入CLOSED状态，这的确能够保证所有的数据都被传输。当一个socket关闭的时候，是通过两端互发信息的四次握手过程完成的，当一端调用close()时，就说明本端没有数据再要发送了。这好似看来在握手完成以后，socket就都应该处于关闭CLOSED状态了。但这有两个问题，首先，我们没有任何机制保证最后的一个ACK能够正常传输，第二，网络上仍然有可能有残余的数据包(wandering duplicates)，我们也必须能够正常处理。
通过正确的状态机，我们知道双方的关闭过程如下
图
假设最后一个ACK丢失了，服务器会重发它发送的最后一个FIN，所以客户端必须维持一个状态信息，以便能够重发ACK；如果不维持这种状态，客户端在接收到FIN后将会响应一个RST，服务器端接收到RST后会认为这是一个错误。如果TCP协议能够正常完成必要的操作而终止双方的数据流传输，就必须完全正确的传输四次握手的四个节，不能有任何的丢失。这就是为什么socket在关闭后，仍然处于 TIME_WAIT状态，因为他要等待以便重发ACK。
如果目前连接的通信双方都已经调用了close()，假定双方都到达CLOSED状态，而没有TIME_WAIT状态时，就会出现如下的情况。现在有一个新的连接被建立起来，使用的IP地址与端口与先前的完全相同，后建立的连接又称作是原先连接的一个化身。还假定原先的连接中有数据报残存于网络之中，这样新的连接收到的数据报中有可能是先前连接的数据报。为了防止这一点，TCP不允许从处于TIME_WAIT状态的socket建立一个连接。处于TIME_WAIT状态的socket在等待两倍的MSL时间以后（之所以是两倍的MSL，是由于MSL是一个数据报在网络中单向发出到认定丢失的时间，一个数据报有可能在发送图中或是其响应过程中成为残余数据报，确认一个数据报及其响应的丢弃的需要两倍的MSL），将会转变为CLOSED状态。这就意味着，一个成功建立的连接，必然使得先前网络中残余的数据报都丢失了。
由于TIME_WAIT状态所带来的相关问题，我们可以通过设置SO_LINGER标志来避免socket进入TIME_WAIT状态，这可以通过发送RST而取代正常的TCP四次握手的终止方式。但这并不是一个很好的主意，TIME_WAIT对于我们来说往往是有利的。
客户端与服务器端建立TCP/IP连接后关闭SOCKET后，服务器端连接的端口
状态为TIME_WAIT
是不是所有执行主动关闭的socket都会进入TIME_WAIT状态呢？
有没有什么情况使主动关闭的socket直接进入CLOSED状态呢？
主动关闭的一方在发送最后一个 ack 后
就会进入 TIME_WAIT 状态停留2MSL（max segment lifetime）时间
这个是TCP/IP必不可少的，也就是“解决”不了的。

也就是TCP/IP设计者本来是这么设计的
主要有两个原因
1。防止上一次连接中的包，迷路后重新出现，影响新连接
   （经过2MSL，上一次连接中所有的重复包都会消失）
2。可靠的关闭TCP连接
   在主动关闭方发送的最后一个 ack(fin) ，有可能丢失，这时被动方会重新发
   fin, 如果这时主动方处于 CLOSED 状态，就会响应 rst 而不是 ack。所以
   主动方要处于 TIME_WAIT 状态，而不能是 CLOSED 。

TIME_WAIT 并不会占用很大资源的，除非受到攻击。

还有，如果一方 send 或 recv 超时，就会直接进入 CLOSED 状态
socket-faq中的这一段讲的也很好，摘录如下：
2.7. Please explain the TIME_WAIT state.

tcp头多少字节？哪些字段?(必问)

什么是滑动窗口（必问）

connect会阻塞，怎么解决?(必考必问，提示：设置非阻塞，返回之后用select检测状态)

如果select返回可读，结果只读到0字节，什么情况？

keepalive 是什么东东？如何使用？

keepalive

在TCP中有一个Keep-alive的机制可以检测死连接，原理很简单，TCP会在空闲了一定时间后发送数据给对方：

1.如果主机可达，对方就会响应ACK应答，就认为是存活的。

2.如果可达，但应用程序退出，对方就发RST应答，发送TCP撤消连接。

3.如果可达，但应用程序崩溃，对方就发FIN消息。

4.如果对方主机不响应ack, rst，继续发送直到超时，就撤消连接。这个时间就是默认

的二个小时。

列举你所知道的tcp选项，并说明其作用。

socket什么情况下可读？

db:
mysql，会考sql语言，服务器数据库大规模数据怎么设计，db各种性能指标

posted @ 2014-10-20 11:43 修行,波动线阅读(2673) 评论(0) 编辑收藏举报

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BSS段

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