深圳爱培科 - 嵌入式工程师 - 二面

1. TCP的三次握手和四次挥手详细过程，TIME_WAIT状态的作用是什么？如何优化TIME_WAIT过多的问题？

答案：

• 三次握手：SYN → SYN+ACK → ACK，建立连接
• 四次挥手：FIN → ACK → FIN → ACK，关闭连接
• TIME_WAIT作用： 确保最后的ACK能到达对端防止旧连接的数据包干扰新连接持续2MSL（Maximum Segment Lifetime）
• 优化方法： 调整内核参数：net.ipv4.tcp_tw_reuse=1、net.ipv4.tcp_tw_recycle=1使用SO_REUSEADDR选项让客户端主动关闭连接使用连接池复用连接

2. epoll的工作原理，与select/poll的区别？ET和LT模式的区别及应用场景？

答案：

• epoll优势： 使用红黑树管理fd，无fd数量限制使用事件驱动，只返回就绪的fd，时间复杂度O(1)使用mmap共享内核和用户空间内存，减少拷贝
• ET vs LT： LT（水平触发）：只要有数据就通知，可能重复通知，编程简单ET（边缘触发）：只在状态变化时通知一次，需要一次读完，效率更高但编程复杂
• select/poll：每次调用需要拷贝fd集合，遍历所有fd，O(n)复杂度

3. 如何实现一个高性能的TCP服务器？多线程、多进程、IO多路复用各有什么优缺点？

答案：

• 多线程模型： 优点：共享内存，通信方便缺点：线程安全问题，上下文切换开销适用：中等并发（几百连接）
• 多进程模型： 优点：隔离性好，稳定缺点：创建开销大，通信复杂适用：需要隔离的场景
• IO多路复用+线程池： 优点：高并发，资源利用率高缺点：编程复杂适用：高并发场景（万级连接）
• 最佳实践：Reactor模式（主线程epoll监听，工作线程处理业务）

4. 什么是惊群效应？如何避免？SO_REUSEPORT的作用是什么？

答案：

• 惊群效应：多个进程/线程同时监听同一socket，当连接到来时，所有进程被唤醒，但只有一个能accept成功，造成资源浪费
• 避免方法： 使用SO_REUSEPORT（Linux 3.9+），内核负载均衡分发连接使用锁保护accept使用EPOLLEXCLUSIVE标志（Linux 4.5+）主进程accept后分发给工作进程
• SO_REUSEPORT：允许多个socket绑定同一地址端口，内核自动负载均衡

5. 共享内存的实现原理？如何保证共享内存的同步？System V和POSIX共享内存的区别？

答案：

• 实现原理：通过页表映射，将同一物理内存映射到不同进程的虚拟地址空间
• 同步机制： 信号量（sem_wait/sem_post）互斥锁（pthread_mutex_t需设置PTHREAD_PROCESS_SHARED）文件锁（flock/fcntl）
• System V vs POSIX： System V：shmget/shmat/shmdt，使用key标识，需要ipcs/ipcrm管理POSIX：shm_open/mmap，使用文件名标识，更简洁，推荐使用

6. 死锁的四个必要条件？如何检测和避免死锁？在项目中遇到过死锁吗，如何解决的？

答案：

• 四个条件：互斥、占有并等待、不可抢占、循环等待
• 避免方法： 按固定顺序加锁使用trylock避免阻塞设置超时机制使用死锁检测工具（Valgrind的helgrind、ThreadSanitizer）
• 检测方法： 资源分配图检测环使用pstack查看线程堆栈使用gdb attach调试

7. 内存泄漏的原因和检测方法？如何使用Valgrind进行内存调试？

答案：

• 常见原因： malloc后忘记freenew后忘记delete循环引用（智能指针）文件描述符未关闭
• 检测工具： Valgrind：valgrind --leak-check=full ./programAddressSanitizer：编译时加-fsanitize=addressmtrace：glibc提供的内存跟踪
• 预防：使用智能指针、RAII、代码审查

8. 什么是零拷贝技术？sendfile和splice的区别？在什么场景下使用？

答案：

• 零拷贝：减少数据在内核态和用户态之间的拷贝次数，提高性能
• sendfile：直接在内核空间传输文件到socket，适合文件传输（HTTP服务器）
• splice：在两个fd之间移动数据，通过管道实现，更灵活
• 应用场景：文件服务器、代理服务器、大文件传输

9. TCP的滑动窗口机制？拥塞控制算法有哪些？如何调优TCP参数？

答案：

• 滑动窗口：流量控制机制，接收方通告窗口大小，发送方据此控制发送速率
• 拥塞： 慢启动：指数增长拥塞避免：线性增长快速重传：收到3个重复ACK立即重传快速恢复：减半窗口后继续传输