1.嵌入式工程师必问面试题（附答案）
2.用户态NVMe运维利器 -- SPDK NVMe 字符设备
3.关于Stress 压力测试工具的源码介绍与使用
4.Linux性能观测之dstat命令详解
5.体系结构 - SPEC2017 benchmark调研

嵌入式工程师必问面试题（附答案）

       嵌入式工程师面试时，可能会被问到关于程序内存分布、源码编译过程、源码系统性能监控、源码设备类型、源码驱动设备节点、源码素材和源码STM GPIO、源码排序算法、源码树遍历、源码图的源码概念、网络五层模型、源码ICMP和DHCP、源码HTTP请求流程等问题。源码下面是源码一些详细解答：

       1. 内存分布：C/C++程序的内存划分为代码区（只读）、数据区（全局和静态变量）、源码BSS区（未初始化变量）、栈区（局部变量）和堆区（动态内存）。常量可能在代码区（字符串和只读）或数据区（全局常量）。

       2. 编译过程：包括预处理、编译、汇编和链接四个阶段。预处理处理宏和头文件，编译将源代码转为汇编，汇编成机器代码，链接阶段整合所有文件生成可执行文件。

       3. 性能监控：Linux下用到的工具有top、vmstat、iostat、sar和netstat，查看CPU、内存、如何植入源码磁盘、网络等性能。

       4. 设备类型：硬盘属于块设备，存储在固定大小的块中。设备节点保存在/dev目录。

       5. GPIO：STM的通用输入输出，用于控制数字输入输出，支持中断、事件捕捉等功能，是开发中重要外设。

       6. 排序算法：选择取决于数据规模和需求。冒泡、快速、归并和堆排序都有其优缺点，如冒泡适合小规模，快速和归并适合大规模。

       7. 树遍历：有前序、中序和后序遍历，递归或栈实现。前序是根-左-右，中序是左-根-右，后序是左-右-根。

       8. 图的概念：由顶点和边组成，表示实体和关系。有向/无向、带权/无权图，遍历方法如深度优先和广度优先搜索。

       9. 网络五层模型：物理、数据链路、网络、狂雨小说源码传输和应用层，对应协议如TCP/IP、PPP、HTTP等。

       . ICMP与DHCP：ICMP用于网络控制信息和错误报告，而DHCP自动分配IP地址和配置信息。

       . HTTP过程：从输入域名开始，经过DNS解析、TCP连接、发送请求、服务器响应、关闭连接和内容显示。

       更多面试技巧和资源，可以参考牛客网的面试题库。

用户态NVMe运维利器 -- SPDK NVMe 字符设备

       刘孝冬 Intel 高级软件工程师 专注于开源存储SPDK及ISA-L软件的开发。

       随着数据中心规模的不断扩大与延展，硬件设备的运行维护已成为信息技术企业与部门普遍重视的一环。随之而来，是庞大的IT运维工作量。实现硬件设备的可维护，需要灵活高效的监控与管理工具。

       在Linux中，有诸多监控与管理工具助力设备运维，如hdparm、ethtool、SmartCTL等；也有很多简单易用的系统工具，如lspci、lsblk、iostat。对于目前部署量越来越大的zk项目源码NVMe设备，最通用有效的工具莫过于Nvme-cli。

       通过Nvme-cli，使用者可以获取NVMe设备记录的各种LOG；查询当前设备状态；获取设备本身以及内部Namespace的配置信息；设置设备的各项功能；以及对设备做重启与格式化。

       Nvme-cli在监控管理NVMe设备的主要过程，即是组织相关命令信息，通过对NVMe设备文件(/dev/nvmeX,/dev/nvmeXnY)发起IOCTL系统调用，将命令传入内核继而发送请求到NVMe设备上；待NVMe设备响应命令请求，发回响应后，再提取有效响应信息出来。因此，Nvme-cli众多命令的普遍格式是：

       SPDK是一组用于编写高性能、可扩展的用户模式存储应用程序的工具和库。其基础是处在用户空间，轮询模式、异步、无锁的NVMe驱动程序。这为从用户空间应用程序直接访问NvmeSSD提供了零拷贝、高度并行的访问。在此基础上，SPDK还提供了完整的块堆栈作为用户空间库，该库能够执行与操作系统中块存储软件栈相同的许多操作，以及最上层的NVMe-oF、iSCSI和Vhost-user应用服务。

       伴随着SPDK日益广泛的应用，NVMe设备的监控管理成为一个必要的需求。即处在用户空间应用程序的NVMe设备，如何能被用户监控管理。尤其是要便捷、容易通用，那就要求Linux下常用的凤凰彩源码工具也能被SPDK所支持，尤其是Nvme-cli。

       之前，SPDK社区在Nvme-cli源码基础上，加入对特定于SPDK下NVMe设备的修改（github.com/spdk/nvme-cli...），使得Nvme-cli用在该类设备上。但该实现方式如同在Nvme-cli进程内启动了一个SPDK实例（如图1所示），难以被合并到Nvme-cli的主分支上。

       用户自己编译与使用的过程略显繁琐（spdk.io/doc/nvme-cli.html...）：

       由于类似SPDK版的Nvme-cli使用上的诸多不便，社区在寻找更佳的实现方式，来支持Linux上相关工具。

       在SPDK v. Release (spdk.io/release//...)中增加的一个新功能叫做NVMe字符设备 (NVMe character device)。它基于CUSE实现，可以在Linux内核中为NvmeController和Nvme Namespace创建对应字符设备节点(即 /dev/spdk/nvmeX,/dev/spdk/nvmeXnY)。Nvme-cli等工具可以无修改，直接使用这些模拟出的字符设备来监控管理SPDK下的NVMe设备。

       由于此功能目前被认为是实验性的功能，所以需要在configure的时候，显式指定使能nvme-cuse，即在编译SPDK NVMe 驱动时，加入基于CUSE字符设备的支持。

       SPDK为NVMe字符设备功能加入了两个RPC命令bdev_nvme_cuse_register与bdev_nvme_cuse_unregister。它们分别用于指定为某NVMe设备创建CUSE字符设备，和注销CUSE字符设备。当使用bdev_nvme_cuse_register RPC命令后，SPDK会通过CUSE在路径/dev/spdk下，为NVMe controller创建 /dev/spdk/nvmeX，并为其下Namespace创建 /dev/spdk/nvmeXnY，如图2。

       之后，可见路径/dev/spdk下出现SPDK创建的NVMe字符设备：

       nvme-cli使用指定的SPDK NVMe字符设备。目前，大多数的nvme-cli命令可以通过这种方式执行。

       nvme /dev/spdk/nvme0 []

       SPDK社区期望能够无缝地将当前流行的监控管理工具应用在SPDK下的NVMe设备上。当前实现的SPDK NVMe字符设备朝着这个目标迈进了一大步——诸多采用对NVMe字符设备路径文件发起IOCTL调用的工具和命令可以直接运行操作。

       但它的依旧存在诸多局限性：

       通过CUSE创建的NVMeNamespace路径文件属性是字符设备。但从常理上，其文件属性应该为块设备，例如Linux内核驱动创建的NVMeNamespace路径文件属性是块设备。虽然与IO命令不同，监控与管理操作不需要区分设备类型，但在Nvme-cli中如果操作设备指定的是NVMeNamespace文件，代码是存在多处诸如S_ISBLK这样的设备类型检查。

       以下两图分别是SPDK通过CUSE创建的NVMe设备文件，和内核驱动创建的NVMe设备文件，对比可见NVMeNamespace路径文件属性的不同。

       /proc/diskstats信息的缺失。诸多性能监控工具采用定期查看/proc/diskstats文件来获取存储设备的IO流量和负载情况。SPDK目前还未实现一个通用的信息注入方法，来将SPDK块设备或NVMe设备的相关信息实时写入/proc/diskstats。

       SPDK当前的获取设备IO流量和负载信息的方法，是通过SPDK RPC 方法bdev_get_iostat。

       /sys/block/目录下相关文件的缺失。部分工具，如lsblk，是需要通过筛选读取/sys/block/目录下设备文件，来获取相关信息；对/sys/block/目录下设备相关的某些文件，写入内容，来操作设备。SPDK目前也没有实现简洁有效的方法，模拟导出自己的/sys/block/文件。

关于Stress 压力测试工具的介绍与使用

       在现代计算环境中，Linux管理员的首要任务是确保系统的稳定性和性能。为了评估系统承受极限和潜在问题，压力测试工具stress扮演了关键角色。本文将详细介绍stress的使用方法和其在模拟实际负载中的实用性。

       压力测试是评估系统在高负荷下性能和稳定性的手段，通过模拟实际工作负载，可揭示系统承受能力及隐藏问题。stress是Linux中的轻量级工具，易于安装并支持对CPU、内存和磁盘I/O等多种压力的施加。

       安装stress在大部分Linux系统中十分简单，通过apt-get命令即可。在老旧系统上，可能需要从源代码编译。在Docker环境中，只需一个简单的命令即可运行stress容器。

       stress提供了丰富的参数选项，通过stress --help可以查看所有可用选项。例如，-c指定线程数用于CPU压力测试，--vm用于内存压力测试，--hdd用于磁盘I/O测试。

       测试结束后，通过top、vmstat和iostat等工具分析数据。例如，iostat -x可以展示磁盘I/O性能，帮助评估磁盘在压力下的表现。

       总的来说，stress是系统维护者和性能测试者的重要工具，它帮助我们识别性能瓶颈，优化配置，确保系统在高负载下的稳定性。但需谨慎使用，避免过度测试造成损害。最后，如果你对本文内容感兴趣，欢迎关注我的更多分享。

Linux性能观测之dstat命令详解

       dstat是一个强大的系统信息统计工具，集成了vmstat、iostat、netstat、nfsstat和ifstat的功能，能够全面观测Linux性能。

       要深入理解dstat，首先回顾其安装方式。请按照以下步骤操作：

       1. 打开终端。

       2. 使用命令 `sudo apt-get install dstat` 在Debian/Ubuntu系统上安装dstat，或使用 `yum install dstat` 在CentOS/RHEL系统上安装。

       3. 若遇到问题，可以参考社区资源或官方文档寻求解决方案。

       dstat的使用简单高效。它能以图形或文本形式提供系统性能指标，如CPU使用率、磁盘IO、网络I/O、分页活动和系统统计。以下是常用命令形式：

       - `total-cpu-usage`：查看CPU的总体使用情况。

       - `dsk/total`：展示磁盘IO的总情况。

       - `net/total`：显示网络I/O的总览。

       - `paging`：监测系统的分页活动。

       - `system`：收集系统统计信息。

       若需查阅更多dstat的英文说明或功能细节，可参考以下资源：

       - Linux manpage dstat

       此外，了解如何优化Linux性能和排查内存泄漏问题同样重要。我们整理了一些学习资料和书籍，欢迎加入我们的Linux内核源码交流群。前名加入的成员将获得免费的内核资料包，包含视频教程、电子书、实战项目及代码。加入时请使用真实信息，我们期待与您分享知识和经验。

       学习Linux内核源码的路径包括：内核源码解析、内存调优、文件系统、进程管理、设备驱动、网络协议栈等。

体系结构 - SPEC benchmark调研

       SPEC基准测试的简要概述

       SPEC基准测试是一种衡量计算机性能的标准，其中KLOC（千行代码）用于表示源代码长度。这些基准测试主要关注于数据处理和计算密集型应用。例如，SPEC CPU benchmark测试了系统的运算能力，而非I/O性能。

       iostat是Linux中常用的I/O性能分析工具。初次运行iostat会显示系统启动以来的统计信息，后续运行则追踪自上次运行以来的变化。安装iostat的命令适用于Ubuntu系统。该工具的统计信息包括CPU在用户模式、系统模式、等待I/O、管理虚拟处理器和空闲时间的百分比。观察%iowait（等待I/O的CPU时间）和%user（用户模式CPU时间）的比值，有助于判断性能瓶颈。

       在特定测试中，以int_speed为例，结果显示%user时间远高于%iowait，表明处理器性能是主要瓶颈，而非I/O。

       进一步对比，fio是一个用于测试I/O性能的基准程序，可以通过Ubuntu命令行安装。为了模拟I/O瓶颈情况，测试时将io设置为同步模式，这会导致更高的I/O开销。当I/O成为性能瓶颈时，观察%iowait和%user的比例会显著增加，显示出两者之间的关联。