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Interview questions

System

  • 进程和线程区别
  • 进程资源分配的基本单位：有自己独立的：虚拟地址空间，打开的文件描述符、全局变量、堆
  • 线程运行在进程里面，共享进程的大部分资源，只有自己的栈、寄存器、线程局部存储
  • 线程更加轻量， 成本 更低
  • 什么是死锁，死锁的必要条件

线程 A 拿着锁 L1 等锁 L2，线程 B 拿着锁 L2 等锁 L1。

  1. 互斥条件（Mutual Exclusion）
  2. 占有并等待条件（Hold and Wait）
  3. 不可剥夺条件（No Preemption）
  4. 循环等待条件（Circular Wait）
  • 进程间通信方式
  • Pipe, Socket, 消息队列，共享内存,信号量 / 互斥锁,signal
  • linux系统里面是怎么设计内存分配器的？

用户态: malloc -> 调用 brk/mmap

内核态: kmalloc(小块 + 物理连续;用 SLAB/SLUB 分配器，再向 伙伴系统 要页), vmalloc(大块 + 只虚拟连续)

页分配器 (Buddy System)

当程序需要分配一大块连续的物理内存时，如果空闲内存分散成许多小块，即使总和足够，分配也会失败。这被称为外部碎片。Buddy System 必须确保大块内存能够被有效保留或恢复。

Buddy System 通过其独特的结构，使得空闲的内存块在释放时可以高效且快速地与相邻的“伙伴”块合并 (coalesce) 成一个更大的连续内存块。

Slab 分配器

要解决的问题：内部碎片 (Internal Fragmentation) 和分配开销 (Overhead)

Slab 分配器会为每种内核对象类型（如 inode 结构体）维护一个专门的 缓存 (Cache)。这个缓存中预先分配了许多大小恰好的内存块（Slabs），并对其中的对象进行了预先初始化。

  • 内存里的有序索引一般使用什么数据结构？

  • 存在一个redis服务器集群，现在向集群中新增一个节点，怎么做数据迁移？

  • 使用链表管理共享内存分配，如果一个进程A申请了一块新的内存，结果进程A挂了，怎么回收这块内存？

  • 介绍一下leveldb的核心数据结构

  • 你在linux上是怎么调试程序的？gdb使用？gdb是怎么查看string值

  • linux中的虚拟内存？

  • linux中为什么是三级页表？

  • TLB的作用？

  • 中断为什么要分上半部和下半部？还有别的考虑吗？提示一下，考虑函数可重入性

  • 你是怎么测试系统吞吐的？

  • 你是怎么找到系统瓶颈的？

  • 为了获取更好的程序性能，你做过数据预取、SIMD等计算机体系结构相关的优化吗？

  • 讲一下CPU流水线

  • CPU进行矩阵按行遍历/按列遍历的性能差距有多少

  • 介绍存算架构

  • 讲一下CPU的cache line

CPU 不直接一字节一字节、甚至不是一整块数组地搬数据，而是按 固定大小的块 来搬，这个块就是 cache line。通常是 64 字节。你访问某个地址 p，CPU 实际会把 p 所在的那一整条 cache line读进 cache

  • cache一致性协议

每个核都有 自己的 L1/L2 cache, 但大家 共享同一块物理内存

  • write-through（直写）：每次 CPU 写 cache 的同时也写内存
  • write-back（回写）：写只改 cache，把 cache line 标记为 “脏（dirty）”，等这条 line 被换出时再写回内存

MESI 是目前最常见的缓存一致性协议之一

M (Modified)：已修改（脏），只有一个 cache 有它，内存是旧的

E (Exclusive)：独占，内容和内存一样，只有一个 cache 有它

S (Shared)：共享，内容和内存一样，可以在多个 cache 里同时存在

I (Invalid)：无效，这条 line 在这个 cache 里不能用了

任何一个核要从内存拿数据，都得通过总线发一个“读事务”，这个读事务在 MESI 里就记为 BusRd

  • 如何对性能瓶颈进行优化的？

  • 如果没有占比较大的算子，你如何进行优化？

  • 内核态和用户态的区别？什么情况会陷入到内核态？

  • 有一个文件描述符，向offset=3kb处写入4MB数据，操作系统中会发生什么？

  • 主存的读写时延是多少？cache 的读写时延是多少？

  • 讲一下 page cache

  • 什么情况下使用 page cache？什么情况下使用 direct io？

  • 讲一下图数据库和关系型数据库的区别

  • 系统中线程上下文开销比较大，如何解决这个问题？

  • 讲一下 redis 为什么高性能？

  • 系统调用是如何实现的？linux 有哪些常见的系统调用？

  • kafka相比于普通的生产者消费者的优势是什么

  • 根据用户名查询权限列表时很慢，怎么排查慢SQL原因以及解决方案

  • 你知道虚拟内存吗？好处是什么？每个页的大小一般是多少？

Network

  • TCP三次握手
  • 滑动窗口协议
  • TCP释放连接中的2TSL的作用是什么
  • 怎么修改UDP协议，实现可靠传输？

C++

  • 虚函数的用处，实现原理
  • weak_ptr和shared_ptr的区别，shared_ptr的实现原理
  • shared_ptr在什么情况下会造成内存泄漏？
  • 基类的析构函数要加virtual关键字吗？不加virtual会有什么后果？
  • C中的static关键字
  • C语言中，数组和指针的关系是什么？定义int A[10]，如何不使用size/宏遍历数组？sizeof(A)是多少？
  • 熟悉多线程编程吗？锁有哪几种？怎么实现的？
  • C++ 11相比C++ 98新增加了哪些特性？
  • STL中的 unordered_map 和 map 有什么区别？
  • 知道右值引用吗？
  • 对异步编程了解吗？
  • 讲一下C++的多态
  • 讲一下编译的过程
  • 讲一下静态链接和动态链接
  • C++类中默认创建的函数有哪些？
  • 什么情况下要用到拷贝构造函数
  • 一个class里面，模板函数可以是虚函数吗？
  • 为什么模板函数体要放在.h文件里面？
  • 栈上分配内存和堆上有什么区别？
  • 讲一下IO多路复用，epoll原理？
  • 增加删除元素，哪几种数据结构的迭代器不失效？
  • hash table 冲突解决方法
  • 讲一下 C++ memory 模型中的 release
  • C++ 用过哪些开源的网络库？
  • 介绍一下 RabbitMQ
  • 网卡的混杂模式
  • TCP 之前的端口被占用，TCP 怎么还有链接
  • 假设一个类继承了有虚函数的类，父类会存在在子类中吗？
  • 虚表里除了可能有虚函数，还可能有什么？

Coding

  • LRU
  • 手写 shared_ptr
  • 待排序数据放在磁盘中，内存容量比较小，怎么对数据进行排序？
  • 磁盘中有1TB数据，内存大小为4GB，如何对数据去重？估计运行时间是多少？
  • 三个线程，线程1打印a，线程2打印b，线程3打印c。如何做到顺序打印a，b，c
  • 写题：根据cas执行，写无锁list
  • 在一大块连续内存上实现 hash map，主要实现出来 set(key, value) 函数
  • 手撕题：找出两个有序数组的中位数
  • 交易场景下，1s下单不能超过100笔，系统调用超过100笔，做拦截该如何实现？
  • 手撕：实现日期类，要求支持两个日期相减