SRE面试题汇总 | Linux

Wed, 03 Dec 2025 10:56:44 +0800

CPU 使用率很高，怎么排查？

首先通过 top、ps 等命令，定位占用 CPU 最高的进程。
使用 top -Hp <PID>，定位进程中占用 CPU 最高的线程。
导出并分析线程堆栈。以 Java 为例，可以将线程 ID 转换为十六进制，再在 jstack 输出中匹配对应的线程，定位具体的方法和类。
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printf "%x\n" 1235 jstack <PID>
常见原因及处理方式：
- 死循环或密集计算： 代码中存在 while (true) 等没有退出条件的循环，或复杂的递归与大规模计算，需要优化算法或修复代码逻辑。
- 频繁垃圾回收（GC）： 内存不足或对象创建过于频繁，导致 Full GC 频繁触发，CPU 花费大量时间在垃圾回收上，可以使用 jstat -gcutil 进一步确认。
- 高并发请求冲击： 系统本身没有故障，只是瞬时流量过大，超出了服务器的负载能力，需要考虑限流、扩容或优化请求处理逻辑。

CPU 性能指标速查

字段	含义	高负载场景	常见原因	排查工具与解决思路
`us`	用户态 CPU 时间占比	应用程序本身消耗了大量 CPU	大量计算、QPS 增加、死循环、频繁 GC	使用 `top -H -p <PID>`、`perf top` 及语言自带工具（如 Go 的 `pprof`、Java 的 `jstack`）；优化算法、修复死循环或横向扩容
`sy`	内核态 CPU 时间占比	CPU 主要消耗在内核层面	大量系统调用（`open/read/write/futex`）、频繁创建和销毁线程、上下文切换过多	使用 `strace -c -p <PID>`、`vmstat 1`、`pidstat -w`；减少锁竞争，使用连接池/线程池，批量处理 I/O
`ni`	由 nice 调整过的用户态进程所消耗的 CPU	低优先级后台任务占用 CPU	批处理任务、备份脚本等	通常属于预期行为；可通过调整任务执行时间或 Nice 值进行控制
`id`	空闲 CPU 时间占比	`id` 很低表示 CPU 忙	CPU 容量不足或存在突发流量	结合 `us`、`sy`、`wa` 等指标判断 CPU 忙碌原因
`wa`	等待 I/O 的 CPU 时间占比	CPU 主要在等待 I/O 完成	磁盘 IOPS 瓶颈、同步刷盘、磁盘故障导致延迟升高	使用 `iostat -xz 1`、`pidstat -d`、`iotop`；排查磁盘、存储和 I/O 调用
`hi`	硬件中断时间占比	CPU 花费大量时间处理网卡、磁盘等硬件中断	网络流量或硬件中断过多	使用 `cat /proc/interrupts` 查看中断分布；配置网卡多队列和 `irqbalance`
`si`	软件中断时间占比	CPU 花费大量时间处理软件中断	常见于网络包量大、TCP 连接建立和销毁频繁，也可能与定时器或块设备 I/O 有关	使用 `mpstat -I SUM -P ALL 1`、`sar -n DEV 1`；优化网络连接复用、RPS/RFS 和相关内核参数
`st`	被虚拟机宿主机占用的 CPU 时间占比	虚拟机拿不到足够的 CPU	宿主机超卖或其他虚拟机争抢资源	联系云厂商排查宿主机负载，或迁移到其他节点/独占实例

CPU 使用率不高，但 Load 很高

CPU 使用率不高但 Load 很高，通常说明有大量进程处于可运行状态（R），或处于不可中断睡眠状态（D）。D 状态通常与磁盘、网络存储等 I/O 等待有关，也需要关注锁竞争、NFS 和文件系统问题。

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Load 高
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1. 先确认是否真的异常
 uptime / nproc
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 ├─ 1min 高，5/15min 低
 │ └─ 可能是瞬时突发
 │ 检查流量、定时任务、发布、批处理
 │
 └─ 1/5/15min 都高
 或 Load 持续高于 CPU 核数 / 历史基线
 │
 ▼
2. 查看 CPU 是总体高、单核高，还是不高
 top
 mpstat -P ALL 1 5
 │
 ├─ 某个 CPU Core 很高
 │ └─ 单核或绑核问题
 │ 检查热点线程、CPU affinity、taskset
 │
 ├─ 所有 CPU Core 都高
 │ └─ CPU 容量不足
 │ 检查高 CPU 进程、线程和业务流量
 │ top -H / pidstat -u -t 1
 │
 └─ 总体和单核 CPU 都不高
 └─ 重点排查资源等待
 │
 ▼
3. 使用 vmstat 对问题分类
 vmstat 1 5
 │
 ├─ b（不可中断进程）高或 wa（I/O 等待）高
 │ └─ 大量任务阻塞或等待 I/O
 │ 进入「I/O 排查」
 │
 ├─ si / so 持续较高
 │ └─ 发生 Swap
 │ free -h
 │ swapon --show
 │ 排查内存不足
 │
 ├─ st 高
 │ └─ 虚拟机被宿主机抢占 CPU
 │ 排查宿主机超卖和资源争抢
 │
 ├─ r 高（等待运行的进程数），但 CPU 使用率不高
 │ └─ 任务等待 CPU，但 CPU 没有充分利用
 │ 检查 CPU affinity、容器 CPU quota、
 │ CPU throttling 和虚拟机 steal time
 │
 └─ r、b、wa、si/so、st 都不明显
 └─ 延长采样时间，并检查 D 状态、
 锁竞争、NFS、文件系统和驱动

I/O 排查

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I/O 排查
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4. 查看是否存在大量 D 状态进程
 ps -eo pid=,ppid=,stat=,pcpu=,wchan:25=,comm= |
 awk '$3 ~ /^[DR]/'
 或 top -H
 │
 ├─ 没有大量 D 状态
 │ └─ 继续检查 R 状态、CPU 调度和 cgroup 限制
 │
 └─ 存在大量 D 状态
 │
 ▼
5. 查看进程卡在哪个内核等待点
 cat /proc/<PID>/wchan
 cat /proc/<PID>/stack
 │
 ▼
6. 检查磁盘和存储性能
 iostat -xz 1
 pidstat -d 1
 iotop
 │
 ├─ await、aqu-sz、%util 较高
 │ └─ 磁盘或底层存储性能不足
 │ 检查 IOPS、吞吐、队列、慢盘、云盘、RAID、Ceph、SAN
 │
 ├─ 本地磁盘或云盘
 │ └─ df -h
 │ df -i
 │ dmesg -T
 │ journalctl -k
 │
 ├─ NFS、EFS、Ceph 或其他网络存储
 │ └─ findmnt / mount
 │ 检查网络延迟、挂载状态和远端存储服务
 │
 └─ 磁盘指标正常
 └─ 继续排查锁竞争、文件系统、网络存储
 以及内核或驱动异常

进程、线程、协程

进程：操作系统分配资源的基本单位，一个进程可以拥有多个线程，并拥有独立的地址空间和资源。
线程：进程内的执行单位，同一进程中的线程共享进程的大部分资源，但拥有独立的栈和寄存器状态。
协程：由用户态运行时调度的轻量级执行单元，不直接由内核调度，通常运行在线程之上。

Linux 中的进程优先级与设置方法

进程的优先级决定了其获取 CPU 时间片的顺序。优先级更高（数值更低）的进程会优先获取 CPU 时间片。对于普通进程，Nice 值会影响其调度优先级，范围是 -20（最高优先级）到 19（最低优先级）。实时进程还使用独立的实时优先级。默认情况下，进程的 Nice 值为 0。

nice 命令：nice 命令用于启动一个进程，并设置其 Nice 值。例如，nice -n 10 command 会以 Nice 值为 10 来启动 command。
renice 命令：renice 命令用于修改已经在运行的进程的 Nice 值。例如，renice +5 -p 1234 会将 PID 为 1234 的进程的 Nice 值增加 5。需要注意的是，只有 root 用户或具备 CAP_SYS_NICE 权限的进程才能降低 Nice 值、提高调度优先级。
在代码中调用 nice() 或 setpriority() 函数：如果你正在编写一个程序，你可以在代码中调用 nice() 或 setpriority() 函数来改变你的进程的优先级。

什么是僵尸进程

僵尸进程是指一个已经终止运行、但父进程尚未回收其退出状态的进程。此时内核仍会保留少量进程描述信息，供父进程通过 wait() 等系统调用读取；进程占用的大部分资源已经释放。

什么是中断

中断是系统用来响应硬件设备请求的一种机制，会打断进程的正常调度和执行，然后调用内核的中断处理程序来响应设备的请求。取外卖案例，不用苦苦等待，打电话的动作就是中断。中断是一种异步处理机制，可以提高系统的并发处理能力。

软中断、硬中断、不可中断进程

Linux 通常将中断处理分为上半部分和下半部分：上半部分直接处理硬件请求，特点是快速执行（硬中断）。下半部分延后处理耗时工作，特点是延迟执行（软中断或其他下半部机制）。不可中断进程（D 状态）表示进程正在等待某些不可中断的内核操作，常见于 I/O 等待。进程长时间处于 D 状态，通常需要排查存储、网络文件系统或驱动问题。

进程间通信的方式及其使用场景

管道（Pipe）和命名管道（Named pipe）：管道通常用于具有父子关系的进程间通信；命名管道可以用于没有亲缘关系的进程。它们主要用于数据的流式传输，双向通信通常需要两个管道或使用 Socket。
消息队列（Message Queue）：消息队列是一种列表结构，可以存储要发送的消息。进程可以向消息队列中添加消息，也可以从中读取消息。消息队列常用于不同进程间的数据交换和同步。
共享内存（Shared Memory）：共享内存是最快的 IPC 方式，它允许两个或多个进程访问同一块内存区域。这种方式常用于大量数据的交换。
信号（Signal）：信号是一种异步的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。例如，当一个进程结束时，它会发送一个 SIGCHLD 信号给其父进程。
套接字（Socket）：套接字可以用于不同机器之间的进程通信，也可以用于同一机器上的进程通信。它支持 TCP、UDP 等多种协议，常用于网络通信。
信号量（Semaphore）：信号量主要用于解决竞态条件，保护关键资源的访问。当多个进程需要访问同一资源时，可以使用信号量进行同步。
文件锁（File Locking）：文件锁可以用于控制多个进程对同一文件的访问。当一个进程正在访问某个文件时，其他进程必须等待，直到该进程释放了文件锁。

cgroup 中限制 CPU 的方式有哪些

cgroups 是 control groups（控制组）的缩写，是 Linux 内核提供的资源管理机制，可以限制、控制和隔离进程使用的 CPU、内存、磁盘 I/O 等资源。常见的 CPU 限制方式有两种：

基于 CPU 配额的硬限制：cgroup v1 使用 cpu.cfs_quota_us 和 cpu.cfs_period_us，cgroup v2 使用 cpu.max，限制进程在一个周期内最多使用的 CPU 时间。
基于相对权重的限制：cgroup v1 使用 cpu.shares，cgroup v2 使用 cpu.weight，用于 CPU 竞争时按比例分配资源，并不是绑定到固定的 CPU 核心。

内存中的 Buffers 与 Cached 的区别

设计目的是提升系统的 I/O 性能。

Buffers 是内核块设备缓冲区使用的内存，对应 /proc/meminfo 中的 Buffers 值。 Cache 是内核页缓存和可回收 Slab 使用的内存，对应 /proc/meminfo 中的 Cached 与 SReclaimable 等字段。

Buffers 是用于临时存储待写入硬盘的数据，而 Cached 是用于存储已经从硬盘读取的数据，以便快速访问。 Buffer 是对磁盘数据的缓存。而 Cache 是文件数据的缓存，它们既会用在读请求中，也会用在写请求中。

Linux是尽可能使用内存原则，内存会把剩余的空间申请为cache，而cache不属于free，当系统运行时间很长，我们会发现cache很大。

当我们看到系统内存使用率很高，free几乎为0时，并不代表系统内存容量有瓶颈！只是系统充分发挥了内存作用。而当有进程需要申请大文件内存时，内核会将部分cache空间回收，回收的内存再分配给进程程序使用。

栈内存和堆内存的区别

栈内存（Stack）特点：栈内存是自动分配和释放的，具有先进后出（LIFO，Last In First Out）的特性。栈内存中的变量会在函数调用时创建，并在函数返回时自动销毁。其管理由编译器控制，因此效率较高。用途：通常用于存储局部变量、函数参数等临时数据。栈内存的分配通常很快，因为它只是调整一个指针来跟踪当前的栈顶位置。优点：内存分配和释放速度快，不容易产生内存碎片。缺点：栈内存的大小通常有限，不能用于存储大量数据或长时间使用的数据。
堆内存（Heap）特点：堆内存是动态分配的，大小不固定，需要程序员手动分配和释放。如果忘记释放，可能会导致内存泄漏。它没有严格的先进后出的顺序，可以在程序的任何位置请求内存分配。用途：用于存储需要动态分配的大量数据，如对象、全局数据等。通过 malloc() 或 new 等操作分配，通过 free() 或 delete 等操作释放。优点：适合长时间使用的数据或较大的数据结构，比如链表、树等。堆内存的大小相对栈来说几乎是无限的（受制于物理内存和系统限制）。缺点：由于需要手动管理，堆内存分配和释放速度较慢，且容易导致内存碎片。

区别总结：

生命周期：栈内存中的数据在函数调用期间有效，而堆内存的数据在手动释放前一直有效。
分配方式：栈是由系统自动分配和管理，堆是由程序员动态分配和管理。
效率：栈内存效率高，堆内存分配和释放较慢

进程最大数、最大线程数、进程打开的文件数，怎么调整

查看当前限制

以下限制针对当前 Shell 或当前用户会话：

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ulimit -a
ulimit -u # 当前用户可创建的进程/线程数
ulimit -n # 单个进程可打开的文件描述符数

调整最大文件数

临时生效 ulimit -n 65535

永久生效 sudo vim /etc/security/limits.conf

添加如下内容

soft nofile 65535
hard nofile 65535

调整最大进程数 / 最大线程数

临时生效 ulimit -u 65535

永久生效 sudo vim /etc/security/limits.conf

添加如下内容

soft nproc 65535
hard nproc 65535

注意事项

soft 软限制：当前会话实际生效的限制，用户可以将它提高到 hard 限制以内。 hard 硬限制：软限制可以达到的上限，通常只有 root 或具备相应权限的用户才能提高。

/etc/sysctl.conf 用于配置系统级内核参数，可通过 sysctl -p 立即加载，通常不需要重启。 /etc/security/limits.conf 用于配置用户级限制，通常需要重新登录才能对新会话生效；systemd 服务还需要在 unit 中配置对应的 LimitNOFILE、TasksMax 等参数。

Load 和 CPU 使用率的区别

Load 平均负载是指一段时间内，处于可运行状态（R）和不可中断睡眠状态（D）的任务数的平均值。 CPU 使用率是指一段时间内，CPU 用于处理任务的时间占总时间的比例。

最理想的情况：平均负载接近 CPU 核心数，每个核心上都有一个可运行任务。

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查看CPU核心数
grep 'model name' /proc/cpuinfo | wc -l


uptime
 06:44:50 up 190 days, 22:44, 4 users, load average: 0.42, 0.14, 0.04

两者之间关系

CPU 密集型进程，使用大量 CPU 会导致平均负载升高，此时这两者是一致的
I/O 密集型进程，等待 I/O 也会导致平均负载升高，但 CPU 使用率不一定很高
大量等待 CPU 的进程调度也会导致平均负载升高，此时的 CPU 使用率也会比较高

du、df 查看磁盘结果不一致

系统中可能存在大量被删除的文件（僵尸文件），且有运行的进程在使用这些文件的句柄。

当一个文件被删除后，如果有进程仍然打开着该文件，du 不会统计这部分空间，因为文件已经从目录结构中移除；然而，df 会统计这部分空间，因为磁盘空间实际上还被占用。

解决方法

重启相关服务：重启仍持有文件句柄的进程，释放已删除文件占用的空间。生产环境应优先采用平滑重启。
查找并关闭进程：使用 lsof 或 fuser 等工具查找并关闭使用僵尸文件的进程。
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lsof | grep deleted
如果暂时不能重启进程，可以结合业务情况，通过进程自身的日志切割或文件截断机制释放空间；不要重复删除已经显示为 deleted 的文件。

硬链接和软链接的区别

硬链接和软链接是两种不同类型的文件系统链接，用于在目录之间共享文件。

硬链接：

a. 具有相同inode节点号的多个文件互为硬链接文件； b. 硬链接文件是文件的另一个入口 c. 可以通过给文件设置硬链接文件来防止重要文件被误删； d. 删除硬链接文件或者删除源文件，文件实体不会被删除，只有都删除才会生效

软连接：

a. 软链接类似windows系统的快捷方式 b. 软链接里面存放的是源文件的路径，指向源文件 c. 删除源文件，软链接依然存在，但无法访问源文件内容 d. 软链接和源文件是不同的文件，文件类型也不同，inode号也不同；

LVM 怎么划分

创建物理卷（PV）
创建卷组（VG）
创建逻辑卷（LV）
格式化逻辑卷（LV）
挂载逻辑卷（LV）

在公有云运维中，很少见到使用 LVM 划分云盘，这属于常见情况。

云盘可以直接扩容，不需要 LVM 的 PV/VG/LV
传统环境中，LVM 与 RAID 可以配合使用，但二者职责不同；云盘底层通常已经提供多副本和冗余能力
Kubernetes 弱化了主机侧 LVM 的使用，容器数据通常通过 PVC 管理

常见的 RAID 有哪些，使用场景是什么

常见的 RAID 级别有以下几种：

RAID 0：striping（条带化），将数据分成多个块，并行写入多个磁盘，提高读写速度。但不提供数据冗余，一旦磁盘故障，数据将丢失。
RAID 1：mirroring（镜像），将数据在多个磁盘上进行镜像备份，提供数据冗余。但写入速度受限于较慢的磁盘。
RAID 5：striping with parity（条带化加校验），将数据分成多个块，并行写入多个磁盘，同时存储校验信息，可容忍一块磁盘故障，但写入会产生额外的校验开销。
RAID 6：striping with double parity（条带化加双校验），在 RAID 5 的基础上增加一组校验信息，可容忍两块磁盘故障。

使用场景：

RAID 0：用于对性能要求较高的场景，如数据库、视频编辑等。
RAID 1：用于对数据冗余要求较高的场景，如企业关键数据存储。

如何创建和管理自定义 systemd 服务

自定义服务配置文件位置：/etc/systemd/system/

创建或者修改单元文件后需要重新加载配置生效 sudo systemctl daemon-reload

Linux 系统中 `/proc` 是做什么的

用户和内核交互的接口，性能工具数据（top、free、ps）的来源

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启动当前进程的完整命令：
/proc/<进程号>/cmdline

当前进程的环境变量列表：
/proc/<进程号>/environ

/proc 中的部分文件使用 NUL 字符分隔内容，例如 cmdline，需要转换后才能按行阅读：

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cat /proc/3824/cmdline | tr '\0' '\n'

lsof 命令使用场景

查看某个进程打开的文件 lsof -p 1234
查看哪个进程正在使用特定端口 lsof -i :80
查看所有网络连接 lsof -i
查看某个用户打开文件 lsof -u username
文件已经被删除，但仍然被某个进程占用 lsof | grep deleted

Linux on HRunning