系統網絡50問
1、標準文件IO與文件IO的區別？
答：標準ＩＯ：標準I/O是ANSI C建立的一個標準I/O模型，是一個標準函數包和stdio.h頭文件中的定義，擁有必定的可移植性。標準IO庫處理很多細節。例如緩存分配，以優化長度執行IO等。標準的IO供給了三種類型的緩存:全緩存，行緩存不帶緩存。
文件ＩＯ：文件ＩＯ稱之為不帶緩存的IO（unbuffered I/O)。不帶緩存指的是每一個read，write都調用內核中的一個系統調用。也就是一般所說的低級I/O——操作系統供給的基本IO服務，與os綁定，特定于linix或unix平臺。
區別： 首先：兩者一個明顯的不同點在于，標準I/O默認采取了緩沖機制，比如調用fopen函數，不僅打開一個文件，而且建立了一個緩沖區（讀寫模式下將建立兩個緩沖區），還創建了一個包含文件和緩沖區相干數據的數據結構。低級I/O一般沒有采取緩沖，須要自己創建緩沖區，不過其實在linix或unix系統中，都是有應用稱為內核緩沖的技術用于提高效率，讀寫調用是在內核緩沖區和進程緩沖區之間停止的數據復制。
其次從操作的設備上來區分，文件I/O重要針對文件操作，讀寫硬盤等，它操作的是文件描述符，標準I/O針對的是控制臺，打印輸出到屏幕等，它操作的是字符流。對于不同設備得特性不一樣，必須有不同api訪問才最高效。
2、設備文件類型有哪些？
答：Linux系統的設備文件分為三類:塊設備文件，字符設備文件和網絡設備文件。
塊設備文件通常指一些需要以塊的方式寫入的設備，如IDE硬盤、光驅等。
字符型設備文件通常指可以直接讀寫，沒有緩沖區的設備，如并口，虛擬控制臺等
網絡設備文件通常是指網絡設備訪問的BSDsocket接口，如網卡等。
3、不緩沖、行緩沖和全緩沖的區別
答：全緩沖：知道緩沖區唄填滿，才調用系統I/O函數。對于讀寫操作來說，知道讀入的內容的字節數等于緩沖區大小或者文件已經達到結尾，才進行實際的I/O操作，將外存文件內容讀入緩沖區，對于寫操作來說，直到緩沖區被填滿，才進行實際的I/O操作，緩沖區內容寫到外存文件中。磁盤文件通常是全緩沖的。
行緩沖：直到遇到換行符’\n’,才調用系統I/O函數，對于讀操作來說，遇到換行符才進行I/O操作吧，講所讀內容讀入緩沖區；對于寫操作來說，遇到換行符才進行I/O操作，將緩沖區內容寫到外存中。由于緩沖區的大小是有限的，所以當緩沖區被填滿時，及時沒有遇到換行符，也同樣會進行實際的I/O操作。標準輸入stdin和標準輸出stdout默認都是行緩沖。
不緩沖：沒有緩沖區，數據會立即讀入或者輸出到外存文件個設備上。標準出錯stderr是無緩沖的，這樣保證錯誤提示和輸出能夠及時反饋給用戶，供用戶排除錯誤。
4、進程fork和vfork的區別
答：fork創建一個進程時，子進程只是完全復制父進程的資源，這樣得到的子進程獨立于父進程，具有良好的并發性，但是二者之間的通訊需要通過專門的通訊機制，如：PIPE,FIFO,IPC機制等。通過fork創建的子進程系統開銷很大，需要將每種資源(數據空間，堆和棧)都復制一個副本。這些系統開銷并不是所有的情況下都是必須的。
vfork創建的子進程共享地址空間，也就是說子進程完全運行在父進程的地址空間上，子進程對虛擬地址空間任何數據的修改同樣為父進程所見。但vfork創建子進程后，父進程會被阻塞知道子進程調用exec或exit。而fork的父子進程運行順序是不定的，通過vfork可以減少不必要的開銷。
5、守護進程的編碼規則？
答：(1)調用umask將文件模式創建屏蔽字設置為0；
(2)創建子進程，同時父進程退出。
(3)調用setsid創建一個新的會話，并且擔任會話組的組長。
(4)改變當前目錄為根目錄。
(5)重設文件權限掩碼。
(6)關閉不在需要的文件描述符。
(7)打開/dev/null使其具有文件描述符0、1、2，禁止使用標準輸入、輸出、錯誤設備
(8)使用syslog(/dev/log)輸出調試信息。
6、進程通信中，同步信號與異步信號的差別？
答：異步信號：進程通信在發送字符時，異步信號所發送的字符之間的時間間隔可以是任意的，不需要阻塞等待，
同步信號：雙方必須要先建立同步，發送后等待接受，不可以任意收發。
7、讀鎖和寫鎖的特點是什么？
答：讀鎖與寫鎖互斥；讀鎖之間不互斥；寫鎖與寫鎖互斥。
一次只有一個線程可以占有寫模式你的讀寫鎖，但是可以有多個線程同時占有讀模式的讀寫鎖。
8、3個PV原語經典模型是什么？
答：生產者-消費者問題；讀者-寫者問題；哲學家就餐問題。
9、進程的常見調度算法有哪些？
答：先來先服務算法(FIFO)、時間輪轉算法、優先級算法
10、什么是進程，什么是線程？
答：進程是計算機中的程序關于某數據集合上的一次運行活動，是系統進行資源分配和調度的基本單位，是操作系統結構的基礎。它是系統資源管理的最小單位。
線程，有時別稱為輕量級進程，是程序執行流的最小單元。線程是進程中的一個實體，是被系統獨立調度和分配的基本單位，線程自己不擁有資源，只擁有一點兒在運行中必不可少的資源，他可以與同屬一個進程的其他線程共享進程所擁有的全部資源。
11、有了進程，為什么還要線程？
答：進程有很多優點，它提供了多道編程，讓我們感覺我們每個人都用有自己的CPU和其他資源，可以提高自己的利用率。但是進程只能在一個時間干一件事，在執行過程中如果阻塞，整個程序就會掛起。線程提高了進程的并發度，還可以有效的利用多處理器和多核計算機
12、進程和線程的區別？
答：(1)進程是系統進行資源分配的最基本單位，有獨立的地址空間；線程是CPU調度的基本單位，沒有單獨的地址空間，有獨立的棧、局部變量、寄存器等。
(2)創建進程的開銷大，包括創建虛擬地址空間等需要大量系統資源；線程開銷小，基本上只有一個內核對象和一個堆棧。
(3)一個進程無法直接訪問另一個進程的資源；同一進程內的多個線程共享進程的資源。
(4)進程切換開銷大，線程切換開銷小；進程間通信開銷大，線程間通信開銷小。
(5)線程屬于進程，不能獨立執行。每個進程至少要有一個線程，成為主線程。
13、用什么函數創建進程？
答：fork(); vfork(); clone(); exec函數族。
14、什么函數創建線程？
答：pthread_create()
15、進程有返回值嗎？可以返回幾個？
答：有，可以返回兩個；例如fork()函數，調用一次缺返回兩次；向父進程返回子進程的ID，向子進程中返回0。
16、什么是僵尸進程？有什么危害？以及處理僵尸進程的方法。
答：一個進程使用fork()創建子進程，如果子進程退出，而父進程并沒有調用wait或者waitpid獲取子進程的狀態信息，那么子進程的進程描述符仍然保存在系統中。我們稱之為僵尸進程。
危害：浪費系統資源，如果僵尸進程過多，那么就會有大量的進程號被僵尸進程占用，但系統所能使用的進程是有限。將會因為沒有可用的進程號而導致系統不能產生新的進程。
處理方法：1.父進程等待及調用wait或waitpid；2.殺死父進程，父進程死后僵尸進程會變為孤兒進程，過繼給init進程，init始終會負責清理僵尸進程，由它所產生的所有僵尸進程也跟著消失。
17、什么是孤兒進程？
答：一個父進程退出，而他的一個或多個子進程還在運行，那么這些子進程將會成為孤兒進程。孤兒進程將被init進程收養，并由init進程對他們完成狀態收集工作。
18、什么是后臺進程？
答：Linux后臺進程也叫守護進程，是運行在后臺的一種特殊進程。他獨立于控制終端并且周期性的執行某種任務或等待處理某些發生的事件。
19、fork()一個子進程后，父進程的全局變量能不能使用？
答：fork后子進程將會擁有父進程的幾乎一切資源，父子進程都各自有自己的全局變量。不能通用，不同于線程。對于線程，各個線程共享全局變量。
20、什么是脫離線程？
答：不向主線程返回信息，不需要主線程等待。
21、線程取消有幾種模式？
答：立即取消和延遲取消。立即取消是調用pthread_cancel的時候，不管線程當前在干什么，馬上被結束掉。延遲取消是調用pthread_cancel后，線程運行到一個取消點函數的時候 才會結束。
22、什么是線程取消點？
答：根據POSIX標準，pthread_jion(), pthread_testcancel(), pthread_cond_wait(), pthread_cond_timewait(),sem_wait(),sigwait()函數以及read(),write()等會引起阻塞的系統調用都是線程取消點。
23、線程間的同步方式？
答：臨界區、互斥量、信號量、事件。
24、進程間通信的方法有哪些？各自有什么優缺點？那一種方法效率最高？
答：無名管道（親源進程之間）：管道是一種半雙工的通信方式，數據只能單向流動，而且只能在具有親緣關系的進程間使用。進程的親緣關系通常是指父子進程關系。
有名管道（任意進程之間）：也是半雙工通信方式，但是允許在沒有親緣關系的進程之間使用，管道是先進先出的通信方式。
共享內存（效率最高）：共享內存就是映射一段能被其他進程所訪問的內存，這段共享內存由一個進程創建，但多個進程都可以訪問。共享內存是最快的IPC方式，他是針對其他進程間通信方式運行效率低而專門設計的。
消息隊列（具備同步的效果）：消息隊列是有消息的鏈表，存放在內核中并由消息隊列標識符標識。消息隊列克服了信號傳遞消息少、管道只能承載無格式字節流以及緩沖區大小受限等缺點。
socket（不同主機之間的進程通信）：用于不同機器間的進程通信。
信號量（同步機制）：是一個計數器，可以用來控制多個進程對共享資源的訪問。它常作為一種機制鎖，防止某進程在防偽共享資源時，其他進程也訪問該資源。因此，主要作為進程間以及同一進程內不同線程之間的同步手段。
內存映射：
共享內存效率最高
25、線程之間通過什么交換數據
答：全局變量；Message消息機制；CEvent對象
26、線程條件變量是起什么作用？
答：條件變量是利用線程間共享的全局變量進行同步的一種機制，主要包括兩個動作:一個線程等待某個條件為真，而將自己掛起；另一個線程使得條件成立，并通知等待的線程繼續。為了防止競爭，條件變量的使用總是和一個互斥鎖結合在一起。當條件變量沒有被鏈接到特定的斷言上去，當一個條件變量與多個斷言相關聯的時候，線程被喚醒后就必須重新測試它所要的斷言。其次條件變量可以讓線程睡眠特定的時間。
27、啟動Linux Shell時，默認打開哪幾個文件描述符，他們的值分別是多少？
答：stdin;stdout;stderr; 0,1,2
28、內核主要分為哪幾個子系統？
答：進程管理系統、內存管理系統、I/O管理系統和文件管理系統等四個子系統。
29、操作系統中進程調度策略有哪幾種？
答：FCFS(先來先服務)、優先級、時間輪轉片、多級反饋。
30、進程具有那些基本狀態？
答：新建、就緒、運行、阻塞、退出
31、TCP和UDP的區別？
答：(1)TCP面向連接(三次握手機制)、通信前需建立連接；UDP面向無連接，通信前不需要建立連接；
(2)TCP保障可靠傳輸(按序、無差錯、不丟失、不重復)；UDP不保障可靠傳輸，使用最大努力交付；
(3)TCP面向字節流的傳輸，UDP面向數據報的傳輸。
32、TCP建立連接的時候三次握手，斷開連接時的四次握手的具體過程？
答：建立連接的三次握手-------
第一次握手是客戶端connect連接到server，server accept client的請求之后，向client端發送一個消息，相當于說我都準備好了，你連接上我了，這是第二次握手，第三次握手就是client向server發送的，就是對第二次握手消息的確認，之后server和client就開始通訊了。
斷開連接的四次握手-----
斷開連接的一端發送close請求是第一次握手，另外一端接收到斷開連接的請求之后需要對close進行確認，發送一個消息，這是第二次握手，發送了確認消息之后還要向對端發送close消息，要關閉對對端的連接，這是第三次握手，而在最初發送斷開連接的一端接收到消息之后，進入到一個很重要的狀態time_wait狀態，最后一次握手是最初發送斷開連接的一端接收到消息之后對消息的確認。
33、connect方法會阻塞，請問有什么方法可以避免其長時間阻塞？
答：最常用且最有效的是加定時器；也可以采用非阻塞模式。
或者考慮采用異步傳輸機制，同步傳輸與異步傳輸的主要區別在于同步傳輸中，如果recvfrom后會一直阻塞到運行，從而導致調用線程暫停運行；異步傳輸機制則不然，會立即返回。
34、網絡編程中設計并發服務器，使用多進程與多線程，請問有何區別？
答案一：進程是父進程的復制品。子進程獲得父進程數據空間、堆和棧的復制品。
線程相對于進程而言，線程是一個更加接近于執行體的概念，他可以與同進程的其他線程共享數據，但擁有自己的棧空間，擁有獨立的執行序列。
兩者都可以提高程序的并發度，提高程序運行效率和響應時間。
線程和進程使用上各有優缺點：線程執行開銷小，但不利于資源管理和保護；而進程正相反。同時，線程適合于SMP機器上運行，而進程則可以跨機器遷移。
答案二：根本區別就一點：用多進程每個進程有自己的地址空間，線程則共享地址空間，所有其他區別都是 由此而來的：
速度：線程產生的速度快，線程間的通訊快，切換快等， 以為它們在同一個地址空間內。
資源利用率：線程的資源利用率比較好也是因為它們在同一個地址空間內。
同步問題：線程使用公共變量、內存是需要使用同步機制還是因為它們在同一個地址空間內。
35、TCP為什么不是兩次連接而是三次握手？
答：如果A與B兩個進程通信，如果僅是兩次連接，可能出現的一種情況是：A發送完請求報文以后，由于網絡情況不好，出現了網絡擁塞，即B延時很長時間后收到報文，即此時A將此報文認定為失效的堆報文。B收到報文后，會向A發起連接。此時兩次握手完畢，B會認為已經建立了連接可以通信，B會一直等到A發送的連接請求，而A對失效的報文回復自然不會處理。一次會陷入B忙等的僵局，造成資源的浪費。
36、TCP的重發機制是怎么實現的？
答：(1)滑動窗口機制，確認收發的邊界，能讓發送方知道已經發送了多少(已確認)、尚未確認的字節數，尚等待發送的字節數；讓接收方知道(已經確認接收到的字節數)。
(2)選擇重傳，用于對傳輸出錯的序列進行重傳。
37、UDP分多少種形式，各有什么特點？
答：單播：一對一的通訊模式，服務器及時響應客戶機的請求。
多播/組播：一對一組的通訊模式，需要相同數據流的客戶端加入相同的組共享一條數據流，節省了服務器的負載。
廣播：一對所有的通訊模式，所有主機都可以接收到所有信息，服務器流量負載極低。
38、解釋單體內核和微內核之間的區別？
答：單體內核包含了所有功能：調度，文件系統，設備驅動程序，網絡，存儲管理等。
微內核只有部分功能，基本調度，進程通信，地址空間。
39、網絡I/O的五種模式？
答：阻塞I/O，非阻塞I/O，信號驅動，I/O復用，異步I/O。
40、TCP/IP五層模型？
答：應用層，傳輸層，網絡層，數據鏈路層，物理層。
41、文件描述符和FILE*的關系？
答：文件描述符：在linux系統中打開文件就會獲得文件描述符，是一個小整數。每個新城在PCB中保存著一份文件描述符表，文件描述符就是這個表的索引
文件指針：C語言的標準庫使用文件指針作為文件的句柄，文件指針指向進程用戶區的一種FILE類型的數據結構，FILE結構中包含一個文件描述符域和一個緩沖區，文件描述符是文件描述符表的一個索引
42、TCP和UDP的用途？
答：TCP一般用于文件傳輸，發送或者接受郵件，遠程登錄等等；
UDP一般用于即時通信，在線視頻，網絡語音通話等等。
43、TCP四次分手中，主動關閉方最后為什么要等待2MSL之后才關閉連接？
答：這是因為雙方都同意關閉連接了，而且握手的四個報文也都協調和發送完畢，按理可以直接回到CLOSED狀態；但是因為如果網絡是不可靠的，無法保證最后發送的ACK報文會一定被對方接受到，因此對方處于 ＬＡＳＴ＿ＡＣＫ狀態下的ＳＯＣＫＥＴ可能會因為超時未收到ＡＣＫ報文而重新發送ＦＩＮ報文，所以這個ＴＩＭＥ＿ＷＡＩＴ狀態的作用就是用來重發可能丟失的ＡＣＫ報文。
44、網絡中，如果客戶端突然關掉或者重啟，服務器怎么樣才能立刻知道？
答：若客戶端突然掉線或者重啟，服務器端會收到復位信號，每一種tcp/ip的實現不一樣，控制機制也不一樣。
45、TTL是什么？有什么用處？通常哪些工具會用到它？
答：TTL是Time To Live一般是hub count每經過一個路由就會被減去一，如果他變成0，包會被丟掉。他的主要目的是防止包在有回路的網絡上死轉，浪費網絡資源。ping和traceroute用到它。
46、什么是IP協議？在哪個層面上？主要有什么作用？
答：IP協議是網絡層的協議，他是為了實現相互連接的計算機進行通信設計的協議，它實現了自動路由功能，及自動尋徑功能。
47、描述RARP協議。
答：RARP是逆地址解析協議，作用是完成硬件地址到IP地址的映射，主要用于無盤工作站，因為給無盤工作站配置的IP地址不能保存。
工作流程：在網絡中配置一臺RARP服務器，里面保存著IP地址和MAC地址的映射關系，當無盤工作站啟動后，就封裝一個RARP數據包，里面有其MAC地址，然后廣播到網絡上去，當服務器收到請求包后，就查找對應的MAC地址的IP地址裝入響應報文中發回給請求者。以為需要廣播請求報文因此RARP只能作用于具有廣播能力的網絡。
48、TCP/IP五層模型各層的作用。
答：應用層：應用程序間溝通的層，如簡單的電子郵件傳輸(SMTP),文件傳輸協議(FTP),網絡遠程訪問協議等。
傳輸層：在此層中，它提供了節點間的數據傳送服務，如傳輸控制協議(TCP),用戶數據報協議(UDP).TCP和UDP給數據包加入傳輸數據并把它傳輸到下一層中，這一層負責傳送數據等，并且確定數據已被送達并接收。
網絡層：是TCP/IP協議組中非常關鍵的一層，主要定義了IP地址格式，從而能夠使得不同應用類型的數據在Internet上暢通的傳輸，IP協議就是一個網絡層協議。
數據鏈路層：這是TCP/IP軟件的最底層，負責就收IP數據包并通過網絡發送，或者從網絡上接受物理幀，抽出IP數據報，交給IP層。
49、交換機和路由器分別實現的原理分別是什么？
答：交換機用于局域網，利用主機的MAC地址進行數據的傳輸，而不需關心IP數據包中的IP地址，它工作于數據鏈路層。路由器識別網絡是通過IP數據包中的IP地址的網絡號進行的，所以為了保證數據包路由的正確性，每個網絡都必須有一個唯一的網絡號，路由通過IP數據包的IP地址進行路由的(將數據包遞交給哪一個下一跳路由器)。路由器工作于網絡層，由于設備的發展，現在很多設備具有交換又具有路由功能，兩者的界限越來越模糊。
50、IP地址的分類。
答： 網絡號 網絡范圍 主機號
A類： 8bit 0------127 24bit
B類： 16bit 128.0--191.255 16bit
C類： 24bit 192.0.0---223.255.255 8bit
D類： 前四位固定為1110，后面為多播地址，所以D類為多播地址
E類： 前五位固定為11110，后面保留為今后所用
51、程序什么時候應該使用線程，什么時候單線程效率高？
答：(1)耗時的操作使用線程，提高應用程序響應。
(2)并行操作時使用線程，如C/S架構的服務器端并發線程響應用戶的請求
(3)多CPU系統中，使用線程提高CPU利用率
(4)改善程序結構。一個既長又發雜的進程可以考慮分為多個線程，成為幾個獨立或半獨立的運行部分，這樣的程序會利于理解和修改。
其他情況都使用單線程。
52、使用線程是如何防止出現大的波峰？
答：意思是如何防止同時產生大量的線程。方法是使用線程池，線程池具有可以同時提高調度效率和限制資源使用的好處，線程池中的線程達到最大數時，其他線程就會排隊等候。
53、什么是線程池？
答：線程池是指在初始化一個多線程應用程序中創建一個線程集合，然后在需要執行新的任務時，重用這些線程而不是新建一個線程。(為一個線程預分配一個集合或者一個池來已被未來之需以及能夠在一個應用程序中重用的技術，稱作線程池)

54、線程池的作用以及為什么要用線程池？
答：作用是限制系統中執行線程的數量。
根據系統的環境情況，可以自動或手動設置線程數量，達到運行的最佳效果；線程少了 浪費系統資源，多了造成系統資源擁擠，效率不高。用線程池控制線程的數量，其他線程排隊等候。一個任務執行完畢，再從隊列中親緣取最前面的任務開始執行。若是隊列里沒有等待進程，線程池的這一資源處于等待。當一個新任務需要運行時，如果線程池中有等待的工作的線程，就可以開始運行了；否則進入等待隊列。
為什么要用線程池：
(1)減少了創建線程和銷毀線程的次數，每個工作線程都可以被重復利用，可以執行多個任務。
(2)可以根據系統的承受能力，調整線程池中工作的線程的數目，防止因為消耗過多的內存，導致服務器死機。