移远通信 - 嵌入式Linux方向 - 二面

1. Linux内核中的内存管理机制，详细说明伙伴系统（Buddy System）和Slab分配器的工作原理

答案：

• 伙伴系统：管理物理页面，以2的幂次方为单位分配内存（1页、2页、4页...）。当申请内存时，如果没有合适大小的块，就将更大的块分裂；释放时，检查相邻的"伙伴"块是否空闲，如果是则合并，减少外部碎片。
• Slab分配器：在伙伴系统之上，针对小对象频繁分配释放的场景。为特定大小的对象预先分配缓存池，减少内存碎片和分配开销。包含三层：cache（对象类型）、slab（一组连续页面）、object（实际对象）。

2. 描述Linux内核启动流程，从bootloader到init进程的完整过程

答案：

1. Bootloader（如U-Boot）加载内核到内存
2. 跳转到内核入口（arch/arm/kernel/head.S）
3. 设置处理器模式、关闭中断、初始化MMU
4. 跳转到start_kernel()（init/main.c）
5. 初始化各子系统：内存、调度器、中断、时钟等
6. 挂载根文件系统
7. 启动init进程（PID=1），成为所有用户进程的祖先

3. 什么是DMA？在驱动开发中如何使用DMA进行数据传输？需要注意哪些问题？

答案：

• DMA（Direct Memory Access）：允许外设直接访问内存，无需CPU干预，提高数据传输效率
• 使用方法： 申请DMA通道：dma_request_channel()分配DMA一致性内存：dma_alloc_coherent()配置DMA传输参数：源地址、目标地址、传输大小启动传输并等待完成中断
• 注意事项： Cache一致性问题（需要flush/invalidate cache）物理地址连续性要求内存对齐要求DMA传输完成后的同步机制

4. 解释Linux设备树（Device Tree）的作用，以及如何在驱动中解析设备树节点

答案：

• 作用：将硬件描述与内核代码分离，同一内核支持不同硬件配置，无需重新编译内核
• 解析方法：
• 常用API：of_match_device()、of_iomap()、of_irq_get()等

5. 什么是内核态和用户态？系统调用的完整过程是怎样的？

答案：

• 内核态：CPU运行在特权模式，可访问所有资源
• 用户态：CPU运行在非特权模式，受限访问
• 系统调用过程： 用户程序调用库函数（如read()）库函数将系统调用号放入寄存器，触发软中断（ARM上是SWI/SVC指令）CPU切换到内核态，保存用户态上下文根据系统调用号查找sys_call_table，执行对应内核函数返回结果，恢复用户态上下文，返回用户空间

6. Linux内核中的同步机制有哪些？spinlock和mutex的区别及使用场景

答案：

• 同步机制：spinlock、mutex、semaphore、rwlock、RCU、atomic操作
• spinlock vs mutex： spinlock：忙等待，不睡眠，适合临界区很短的场景，可在中断上下文使用mutex：睡眠等待，临界区可以较长，只能在进程上下文使用，不能在中断中使用选择原则：中断上下文必须用spinlock；进程上下文且临界区短用spinlock，临界区长用mutex

7. 详细说明Linux中断处理机制，软中断、硬中断、tasklet、workqueue的区别和应用场景

答案：

• 硬中断（top half）：响应速度快，不能睡眠，处理时间要短
• 软中断（softirq）：内核编译时静态定义，优先级高，可并发执行，用于网络、块设备等高性能场景
• tasklet：基于软中断实现，动态创建，同一tasklet不会并发，使用简单
• workqueue：运行在进程上下文，可以睡眠，可以调度，适合耗时操作
• 选择原则：快速处理用tasklet，需要睡眠或耗时操作用workqueue

8. 什么是内存映射（mmap）？在驱动中如何实现mmap接口？

答案：