Внутреннее устройство ядра Linux

Упражнение 1:

Номер 1

Что такое Page Cache в ядре Linux?

Ответ:

(1) это кэш данных с съёмного носителя

(2) это кэш данных зачитанных с диска или другой файловой системы

(3) это процессорный кэш

(4) это кэш данных из сети

Номер 2

Какие кэши есть в ядре Linux?

Ответ:

(1) кэш данных файловой системы

(2) процессорные кэши

(3) кэш пользовательских данных

(4) кэш сетевых пакетов

Номер 3

В чём назначение кэшей ядра Linux?

Ответ:

(1) гарантировать сохранность данных

(2) упрощение поддержки ядра

(3) архитектурные улучшения

(4) ускорение доступа к данным

Упражнение 2:

Номер 1

Какие режимы работы есть у кэшей ядра Linux?

Ответ:

(1) write back

(2) write through - оптимизирует только чтение

(3) кэш не работает

(4) write page

Номер 2

Какие утверждения верны насчёт режима кэша write back?

Ответ:

(1) данные сначала пишутся в кэш, а на носитель сбрасываются позднее

(2) данные одновременно пишутся в кэш и на носитель

(3) данный режим оптимизирует чтение и запись

(4) данный режим оптимизирует только чтение данных

(5) данный режим оптимизирует только запись данных

Номер 3

Какие утверждения верны насчёт режима кэша write through?

Ответ:

(1) данные сначала пишутся в кэш, а на носитель сбрасываются позднее

(2) данные одновременно пишутся в кэш и на носитель

(3) данный режим оптимизирует чтение и запись

(4) данный режим оптимизирует только чтение данных

(5) данный режим оптимизирует только запись данных

Упражнение 3:

Номер 1

В каком режиме работает Page cache в Linux?

Ответ:

(1) по умолчанию write through, если надо для некоторых файловых систем может быть переключён в write back

(2) по умолчанию write back, для некоторых файловых систем переключается в write through

(3) по умолчанию кэш не работает, если надо то может быть включен как write through, так и write back

(4) режим использования Page cache зависит от настроек сборки ядра

Номер 2

Как связаны объекты VFS и кэш?

Ответ:

(1) ни как не связаны, кэш хранится отдельно

(2) inode имеет ссылку на структуру с страничками кэша для данной inode

(3) dentry содержит в себе ссылку на дерево с страницами кэша

(4) объект кэша ссылается на кэшируюмую inode

Номер 3

Что показывают флаги, содержащиеся на страничке кэша?

Ответ:

(1) состояние когда данные считаны

(2) состояние когда данные на страничке кэша старее чем на носителе

(3) состояние, когда на страничке содержатся данные, которые новее чем данные на носителе

(4) состояние когда данные с странички записываются на носитель

(5) состояние когда данные находятся в процессе считывания

Упражнение 4:

Номер 1

Что происходит при чтении данных из файловой системы с использованием Page Cache?

Ответ:

(1) находится inode

(2) переходится нужную страничку кэша

(3) если страничка есть и флаг uptodate выставлен - считываются данные из странички

(4) если страничка есть, но флаг uptodate не выставлен, возвращается ошибка чтения

(5) если странички нет, выделяется страничку и запрашивается слой block layer на считывание в страничку данных

(6) когда страничка считана, объект block layer устанавливает флаг uptodate и нотифицирует того кто запросил эту страничку

Номер 2

Что происходит при чтении данных из файловой системы если страничка кэша присутствует, но флаг uptodate не выставлен?

Ответ:

(1) страничка кэша пересоздаётся и запрашивается её заполнение

(2) ожидается заполнение странички данными

(3) страничка сбрасывается на носитель

(4) запрос на чтение завершается неудачей

Номер 3

Какую часть работы чтения данных выполняет слой block layer?

Ответ:

(1) если странички нет, выделяет страничку и просит объект block layer считать в неё данные

(2) определяет необходимость сброса данных из кэша на носитель

(3) когда страничка считана, объект block layer устанавливает флаг uptodate и нотифицирует VFS

(4) записывает данные с странички кэша на носитель

(5) определяет необходимость считывания данных с носителя

Упражнение 5:

Номер 1

Что происходит при записи в файл в режиме write back

Ответ:

(1) Создаём или находим страничку

(2) в страничку кладут данные

(3) страничка помечается флагом Dirty

(4) системный вызов записи завершается

(5) данные тут же записываются на диск

Номер 2

В каких случаях происходит считывание данных с носителя на страницу кэша?

Ответ:

(1) на страничке содержатся данные, которые новее чем данные на носителе

(2) выполняется чтение данных, страничка кэша не содержит данных

(3) выполняется запись данных, страничка кэше с данными уже присутствует

(4) выполняется запись данных, страничка кэша отсутствует

Номер 3

Ниже приведены последовательно этапы жизненного цикла страницы кэша Page Cache. Укажите какие этапы являются лишними?

Ответ:

(1) выделение страницы кэша

(2) данные считываются

(3) страница становится uptodate

(4) страничка становится dirty

(5) страничка становится write-back

(6) в страницу пишут данные

(7) страничка становится dirty

(8) ядро делает страничку write-back и пишет её на носитель

(9) страница становится uptodate

Упражнение 6:

Номер 1

В каких случаях для страницы кэша выставляется флаг uptodate?

Ответ:

(1) сразу после создания пустой страницы

(2) когда на страница содержит те же данные, что есть на носителе

(3) когда страница содержит более свежие данные чем на носители

(4) когда происходит процесс записи данных с страницы на носитель

(5) когда происходит процесс чтения данных с носителя на страницу

Номер 2

В каких случаях для страницы кэша выставляется флаг Dirty?

Ответ:

(1) сразу после создания пустой страницы

(2) когда на страница содержит те же данные, что есть на носителе

(3) когда страница содержит более свежие данные чем на носителе

(4) когда происходит процесс записи данных с страницы на носитель

(5) когда происходит процесс чтения данных с носителя на страницу

Номер 3

В каких случаях выставляется флаг write back?

Ответ:

(1) сразу после создания пустой страницы

(2) когда на страница содержит те же данные, что есть на носителе

(3) когда страница содержит более свежие данные чем на носители

(4) когда происходит процесс записи данных с страницы на носитель

(5) когда заканчивается процесс записи данных с страницы на носитель

Упражнение 7:

Номер 1

Когда ядро пишет кэш на носитель?

Ответ:

(1) когда в системе кончается память

(2) размонтирование файловой системы

(3) принудительный сброс на диск системными вызовами fsync() или sync()

(4) монтирование новой файловой системы

(5) специальный демон регулярно сбрасывает данные на носители с заданным в настройках интервалом времени

(6) при превышении занятой dirty страничками памяти заданного значения

Номер 2

Где высвобождаются странички памяти, когда в системе кончается память

Ответ:

(1) странички кэша не помеченные флагом dirty просто удаляются и память освобождается

(2) странички помеченные флагом write back сохраняются на диск, удаляются и память освобождается

(3) странички кэша помеченные флагом dirty просто удаляются и память освобождается

(4) странички кэша помеченные флагом dirty записываются на диск, удаляются и память освобождается

(5) освободить анонимную память, записав её в своп

Номер 3

Как ядро следит за количеством dirty страничек памяти

Ответ:

(1) следит за системными вызовами write

(2) регулярно опрашивает память на предмет последних запросов к памяти, отображаемой на файл

(3) сканирует отображённые файлы на наличие страниц кэша с dirty флагом

(4) учитывается первая попытка записи в страницу памяти, отображённой на диск и страничка помечается как dirty

Упражнение 8:

Номер 1

Каким образом ядро учитывают запись данных в страницу памяти, отображённой на диск?

Ответ:

(1) для таких страниц устанавливает read-only флаг и при обработке возникающие при попытке записи прерываний ведёт учёт таких страниц

(2) ядро ведёт список таких страниц и регулярно обходит их

(3) при записи данных в память ядро проверяет, не отображается ли страница памяти на диск

(4) такой учёт не ведётся

Номер 2

Что происходит когда ядро получает page fault прерывание при первой записи в память, отображённой на диск?

Ответ:

(1) приложению возвращается ошибка

(2) страничка помечается флагом dirty

(3) выставляется флаг разрешения записи в страничку

(4) после записи данных страничка сохраняется на носитель

Номер 3

Какие могут возникнуть проблемы при записи данных с страницы памяти, отображаемой на диск на носитель?

Ответ:

(1) на носителе не хватит пространства для записи данных

(2) объём данных большой и носитель пишет их медленно

(3) возникают гонки: одновременно с записью на носитель приложение может изменять данные на странице памяти

(4) приложение может быть закрыто и страница памяти освобождена во время записи данных на носитель

Упражнение 9:

Номер 1

Как решается проблема гонок при записи данных на носитель с страницы, отображённой на диск?

Ответ:

(1) создаётся копия страницы и с неё идёт запись на носитель

(2) эта проблема пока не решена и данные с таких страниц сохраняют только при закрытии приложения

(3) для страницы выставляется флаг write back, который не даёт записывать не неё пока не завершится процесс записи на носитель

(4) после записи происходит проверка флага dirty, и если флаг выставлен, то происходит сохранение страницы на носитель снова

Номер 2

Как ядро находит приложения, в адресное пространство которых отображен страница

Ответ:

(1) в ядре есть подсистема RMAP, позволяющая найти процесс, по странице памяти в его адресном пространстве

(2) происходит перебор всех процессов в системе

(3) страница памяти содержит ссылку на объект task_struct

(4) через ссылку на объект task_struct, принадлежащую inode, к которой относится страница кэша

Номер 3

Как соотносится ограничение "грязной" памяти в ядре с количеством общей памяти?

Ответ:

(1) допускается состояние когда вся память RAM занята "грязной" памятью

(2) допустимое количество "грязной" памяти равно размеру свопа

(3) допустимое количество "грязной" памяти не зависит от размера RAM

(4) допустимое количество "грязной" памяти в ядре меньше количества общей памяти

Упражнение 10:

Номер 1

Когда файл открывается без кэша?

Ответ:

(1) при задании соответствующих ключей при запуске приложения, открывающего файл

(2) при задании соответствующих флагов при открытии файла

(3) такое открытие не возможно

(4) при нехватке оперативной памяти

Номер 2

Что произойдёт при открытии файла 2-мя приложениями, одно из которых записало данные в кэш, а затем другое пишет данные напрямую на носитель?

Ответ:

(1) данные напрямую запишутся, затем страничка кэша будет пере зачитана

(2) данные из кэша будут сброшены на носитель, страничка освобождена, затем будет произведена запись данных напрямую

(3) запись будет одновременно происходить в кэш и на носитель

(4) приложение получит ошибку записи

(5) данный всё равно будут писаться в кэш, а затем сразу сохраняться на диск

Номер 3

Какие варианты поиска свободной памяти можно задать через gfp флаги?

Ответ:

(1) указать из какой зоны выделить память: пользовательская/DMA/ядра

(2) освобождать не трогая кэши пакетов стека TCP/IP

(3) освобождение не трогая файловой системы, т.е. не трогая "грязные" страницы кэша

(4) без дискового ввода вывода

(5) освобождать только ограниченный объём памяти

Внутреннее устройство ядра Linux - тест 54