第3章 操作系统核心知识

🎯 考察点：能否清晰梳理调度器设计思路；是否理解 CFS 的虚拟时钟和红黑树；对实时调度的两种策略有明确区分。

🧠 回答框架：① 总述 Linux 调度器分为普通进程（CFS）和实时进程（RT）两类。② CFS 基于虚拟运行时均匀分配时间片，使用红黑树。③ 实时调度有 SCHED_FIFO（先进先出）和 SCHED_RR（轮转），优先级更高，无时间片衰减。

💬 示例回答：“Linux 调度器对普通进程使用 CFS，以 vruntime 为核心，用红黑树管理就绪队列，保证公平。实时进程采用 SCHED_FIFO（无时间片，直到阻塞）或 SCHED_RR（同等优先级轮转），优先级范围 0–99，高于普通进程。”（85字）

🔍 可能追问：① CFS 如何计算新进程的 vruntime？② 实时进程是否会饿死普通进程？如何解决？

⚠️ 避坑提醒：不要混淆“优先级调度”和“CFS”；实时策略不是不可抢占，SCHED_RR 在时间片耗尽后仍会调度同优先级进程。

🎯 考察点：核心概念清晰度；对虚拟内存、页表、TLB 的理解；是否能讲清段页式结构。

🧠 回答框架：① 分页：固定大小物理块（4KB），消除外部碎片，支持按需调页。② 分段：逻辑地址空间按语义划分（代码/数据/栈），有外部碎片。③ Linux 采用段页式：用户态下段基址为 0，实际依赖分页；页表分四级，TLB 加速转换。

💬 示例回答：“分页将线性地址映射到固定大小物理页帧，消除外部碎片；分段按逻辑单元划分，但会产生外部碎片。Linux 实际使用段页式，用户态段基址为 0，核心依赖分页，通过四级页表（PGD/PUD/PMD/PTE）和 TLB 实现地址翻译。”（95字）

🔍 可能追问：① 什么是缺页异常？处理流程是什么？② 如何查看进程页表信息（/proc/pid/pagemap）？

⚠️ 避坑提醒：避免说“Linux 只用分页”，正确说法是“段页式且段基址固定为 0”；不要遗漏 TLB miss 的处理。

🎯 考察点：对 VFS 层的理解；inode 和目录项的区别；系统调用流程（用户态→内核态→驱动）。

🧠 回答框架：① inode 存储文件元数据（权限、大小、数据块指针），dentry 是目录项缓存，负责路径解析。② open 调用流程：用户态库函数→软中断陷入内核→VFS 层解析路径（遍历 dentry 缓存）→找到 inode→分配文件描述符→创建 file 结构体→返回 fd。

💬 示例回答：“inode 是文件的元数据对象，dentry 是目录项缓存，用于加速路径解析。open 流程：用户调用 → sys_open → 路径遍历 dentry → 获取 inode → 分配 fd 和 file 结构 → 进行权限检查 → 调用具体文件系统底层操作 → 返回 fd 给用户。”（90字）

🔍 可能追问：① 硬链接和软链接在 inode 层面有何不同？② open 返回后，数据何时真正写到磁盘？

⚠️ 避坑提醒：不要把 inode 和 dentry 混为一谈；系统调用过程要区分“软中断”和“系统调用号”；文件描述符是进程级概念，不是全局的。