BSP研发工程师面试宝典 - 第3节

面试问题：Linux 内核的进程调度策略有哪些？它们分别适用于什么场景？

考察点：是否理解 CFS、实时调度（RR/FIFO）和 deadline 调度的核心思想；能否结合实际硬件环境选择合适的策略。

回答框架：总 → 分 → 对比 → 选型建议

• 总：Linux 主要使用 CFS 作为默认调度器，同时支持实时调度类。
• 分：CFS 基于虚拟运行时间（vruntime）平衡公平性；RR 是时间片轮转；FIFO 先来先服务；deadline 调度依赖截止时间。
• 对比：CFS 适合通用计算，RR/FIFO 适合实时性要求高的场景。
• 选型：BSP 中驱动线程多用实时调度保证响应。

示例回答：（60~80 字）Linux 调度策略分为普通（CFS）和实时（RR/FIFO、deadline）。CFS 用红黑树管理，vruntime 最小的进程先执行，适合后台服务。实时调度优先于 CFS，我在驱动中常用 FIFO 配合高优先级确保中断线程及时响应。

可能追问：CFS 中 vruntime 如何计算？实时调度中优先级反转如何解决？

避坑提醒：不要只说策略名称，要说出数据结构（红黑树）和关键参数（nice 值、调度周期）。避免把 CFS 和实时调度搞混。

面试问题：描述一次缺页异常（Page Fault）的完整处理流程。

考察点：对虚拟内存、页表、MMU 交互的理解；能否说清楚缺页处理中的内核态切换及物理内存分配。

回答框架：触发 → 查找 → 分类 → 处理 → 恢复

• 触发：CPU 访存时 MMU 在页表中未找到有效映射。
• 查找：硬件陷入内核，保存故障地址和原因。
• 分类：检查是有效访问（缺页）还是非法访问（段错误）。
• 处理：缺页则分配物理页、更新页表；磁盘换页则启动 I/O 交换。
• 恢复：回到触发指令重新执行。

示例回答：（70~90 字）进程访问虚拟地址时，MMU 发现对应页表项无效，触发缺页异常。内核保存上下文，根据 vma 判断是否合法。若合法则从伙伴系统分配物理页，更新页表并清空 TLB；若页在外存则启动 swap。最后恢复用户态重新执行访存指令。

可能追问：缺页异常中如何区分“major fault”和“minor fault”？swap 的换入换出策略是什么？

避坑提醒：必须提到 MMU 角色和 CR2 寄存器（x86）。不要遗漏 TLB 刷新或 Invalidate 操作。

面试问题：自旋锁（spinlock）和互斥锁（mutex）的区别是什么？在中断上下文中应使用哪种？

考察点：能否区分休眠型锁和忙等型锁；理解中断上下文不可休眠的特性；能否举出实际 BSP 场景。

回答框架：定义 → 行为 → 适用场景 → 中断上下文选择

• 定义：自旋锁忙等不释放 CPU；互斥锁使调用者休眠。
• 行为：自旋锁在临界区短时有效；互斥锁适合较长等待。
• 场景：自旋锁用于中断上下文和 SMP 下短临界区；互斥锁用于进程上下文。
• 中断：中断处理程序中只能使用自旋锁（并关本地中断），不能使用互斥锁。

示例回答：（60~80 字）自旋锁是忙等锁，适合临界区极短的场景（如修改寄存器）；互斥锁会使进程睡眠，不能用于中断上下文。在 BSP 驱动中，中断服务例程保护共享数据时只能用 spin_lock_irqsave，防止死锁。

可能追问：spin_lock_irqsave 为什么要保存中断标志？有没有读写自旋锁？

避坑提醒：必须强调中断上下文中禁止休眠，所以不能用 mutex。不要忘记说保存中断标志的原因（防止嵌套）。