2018-2019-1 20165203 《信息安全系統設計基礎》第六周學習總結

教材學習內容總結

重要知識點

• I/O：在主存和外部設備（例如磁盤存儲器、終端和網絡）之間復制數據的過程。
• 輸入操作：從I/O設備復制數據到主存。
• 輸出操作：從主存復制數據到I/O設備。

Unix I/O

• Unix I/O：所有I/O設備都被模型化為文件，而所有的輸入和輸出都被當作對相應文件的讀和寫來執行，這種將設備優雅地映射為文件的方式，允許Linux內核引出一個簡單、低級的應用接口，稱為Unix I/O。
• 執行過程：
• • 打開文件：用描述符（內核打開文件返回的小的非負整數）來標識這個文件，程序只需記住這個描述符。
• • 終端shell在每個進程開始時打開三個文件：標準輸入（0）、標準輸出（1）和標準錯誤（2）。
• • 改變當前的文件位置：對每個打開的文件，內核保持一個文件位置k（字節偏移量），初始為0。
• • 讀寫文件：讀（從文件復制字節到內存），寫（從內存復制字節到文件）
• • 關閉文件：關閉打開的文件釋放它們的內存資源。

文件

• 普通文件：包含任意數據。
• • 文本文件：只含有ASCII或Unicode字符的普通文件
• • 二進制文件：所有其他文件。
• 目錄：包含一組連接的文件。
• 套接字：用來與另一個進程進行跨網絡通信的文件。
• 路徑名：
• • 絕對路徑名：以一個斜杠開始，表示從根節點開始的路徑。
• • 相對路徑名：以文件名開始，表示從當前工作目錄開始的路徑。

打開和關閉文件

• [x] 打開或創建新文件：
• open函數：格式如圖所示
  
• • filename：文件名
• • flags參數：
    
• • mode參數：指定了新文件的訪問權限位
    
• [x] 關閉打開的文件：
• close函數：格式如圖所示
  

讀和寫文件

格式如圖所示：

• read函數：從描述符為fd的當前文件位置復制最多n個字節到內存位置buf。返回值表示的是實際傳送的字節數量。
• write函數：從內存位置buf復制至多n個字節到描述符fd的當前文件位置。

用RIO包健壯地讀寫

• RIO包主要提供：
• • 無緩沖的輸入輸出函數：用于將二進制數據讀寫到網絡和從網絡讀寫二進制數據。
• • 帶緩沖的輸入函數：用于從文件中讀取文本行和二進制數據。
• RIO的無緩沖的輸入輸出函數：
• • rio_readn 和 rio_writen函數，使用格式如下：
    
• RIO的帶緩沖的輸入輸出函數：
• • rio_readlineb函數：從一個內部讀緩沖區復制一個文本行，當緩沖區變空時，會自動地調用read重新填滿緩沖區。
• • rio_readnb:rio_readn帶緩沖區的版本。
• • rio_readinitb函數：從文件rp讀出下一個文本行（包括\n），將它復制到內存位置usrbuf，并且用null字符來結束這個文本行，使用格式如圖所示。
    
• RIO讀程序的核心是rio_read函數。

讀取文件元數據

• stat和fstat函數：檢索到關于文件的信息（文件的元數據）。使用格式如圖所示。
  

• stat函數：以文件名作為輸入，并填寫stat數據結構中的各個成員。
  

• fstat函數：以文件描述符作為輸入。

讀取目錄內容

以readdir系列函數來讀取目錄的內容。

• opendir函數: 以路徑名為參數，返回指向目錄流的指針。使用格式如圖所示
  

• readdir函數:調用返回指向流dirp中下一個目錄項的指針，如果沒有更多目錄項則返回null。

• closedir函數:關閉并釋放其所有資源。

共享文件

內核用三個相關的數據結構來表示打開的文件

• 描述符表：它的表項是由進程打開的文件描述符來索引。
• 文件表：所有的進程共享這一張表。
• • v-node表：
• • • 沒有共享文件，并且每個描述符對應一個不同的文件。
• • • 多個描述符也可以通過不同的文件表表項來引用同一個文件。

I/O重定向

工作過程：

• 使用dup2函數:復制描述符表項oldfd到描述符newfd，覆蓋描述符表表項new-fd以前的內容。使用過程如圖所示。
  

標準I/O及函數的使用

I/O包的總結：如圖所示

指導原則：

• 只要有可能就使用I/0。
• 不要使用scanf或rio_readlineb來讀二進制文件。
• 對網絡套接字的I/O使用RIO函數。
• 建議在網絡套接字上不要使用標準I/O函數來進行輸入和輸出，而要使用健壯的RIO函數。

教材學習中的問題和解決過程

問題：當學習到教材635頁時，看到如圖的fork，不太懂fork是什么意思？

解決方案：自己查閱了一下百度，看到了關于fork（）函數的資料。它的功能是創建一個子進程。
父進程調用fork（）系統調用，然后陷入內核，進行進程復制，如果成功：

1，則對調用進程即父進程來說返回值為剛產生的子進程pid，因為進程PCB沒有子進程信息，父進程只能通過這樣獲得。

2，對子進程（剛產生的新進程），則返回0，

這時就有兩個進程在接著向下執行

如果失敗，則返回0，調用進程繼續向下執行

------詳情請見fork函數的介紹

代碼托管

（statistics.sh腳本的運行結果截圖）

上周考試錯題總結

錯題1：有關緩存的說法，正確的是（）
A .LRU策略指的是替換策略的緩存會選擇最后被訪問時間距現在最遠的塊
B .不同層之間以字節為傳送單元來回復制
C .緩存不命時，決定哪個塊是犧牲塊由替換策略來控制
D .空緩存的不命中叫沖突不命中

答案：AC
解析：我漏選了C，教材P423中介紹了決定哪個塊是由緩存的替換策略來控制的。
例如隨機替換策略的緩存會隨機選擇一個犧牲塊。
LRU替換策略的緩存會選擇最后被訪問的那個塊。

錯題2：有關RAM的說法，正確的是（）
A .SRAM和DRAM掉電后均無法保存里面的內容。
B .DRAM將一個bit存在一個雙穩態的存儲單元中
C .一般來說，SRAM比DRAM快
D .SRAM常用來作高速緩存
E .DRAM將每一個bit存儲為對一個電容充電
F .SRAM需要不斷刷新
G .DRAM被組織為二維數組而不是線性數組

答案：ACDEG
解析：我漏選了C和D。
SRAM比DRAM要快，成本也高。SARM也用作高速緩存存儲器，既可以在芯片上也可以在芯片下。

其他（感悟、思考等，可選）

本周主要學習了Unix I/O模型及它的系統級函數，了解了Linux內核的三個數據結構及其文件的打開方式。第一次接觸了描述符的概念，且描述符的表項指向打開文件表中的表項，而打開文件表中的表項又指向v-node表中的表項。還了解標準I/O庫，經過書中的了解，標準I/O庫的確是優于I/O庫的選擇。

學習進度條

代碼行數（新增/累積）博客量（新增/累積）學習時間（新增/累積）重要成長

目標	5000行	30篇	400小時
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	30/90

嘗試一下記錄「計劃學習時間」和「實際學習時間」，到期末看看能不能改進自己的計劃能力。這個工作學習中很重要，也很有用。
耗時估計的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，訓練次數多了，X、Y就接近了。

參考：軟件工程軟件的估計為什么這么難，軟件工程 估計方法

參考資料

• 《深入理解計算機系統V3》學習指導

轉載于:https://www.cnblogs.com/20165203-xyx/p/9904790.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的2018-2019-1 20165203 《信息安全系统设计基础》第六周学习总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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