信息安全系统设计基础第九周学习总结
第十章 系统I/O
输入/输出：在主存和外部设备（如磁盘驱动器，终端和网络）之间拷贝数据的过程。
输入：从I/O设备拷贝数据到主存
输出：从主存拷贝数据到I/O设备
10.1 UNIX I/O
所有的I/O设备，如网络、磁盘和终端，都被模型化为文件。对其输入和输出被当作相应文件的读和写。
打开文件：一个应用程序要访问一个I/O设备，即要求内核打开相应文件。
描述符：内核返回一个小的非负整数，在后续对此文件的所有操作中标识这个文件。
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标准输入（描述符0）：STDIN_FILENO
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标准输出（描述符1）：STDOUT_FILENO
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标准错误（描述符2）：STDERR_FILENO
文件位置：从文件开头起始的字节偏移量k。应用程序能够通过执行seek操作，显式设置文件当前位置
10.2 打开和关闭文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(char *filename,int flags,mode_t mode);
返回值：若成功，则返回在进程中当前没有打开的最小描述符，若出错，则为-1
flags：
O_RDONLY:只读
O_WRONLY:只写
O_RDWR:可读可写
mode:mode与umask共同指定了新文件的访问权限位。
文件的访问权限位：mode & ~umask
umask：umask需要在打开文件前使用函数umask(umask);进行设置
#include <unistd.h>
int close（int fd）;
10.3 读和写文件
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd,void *buf, size_t n);
返回：若成功则为实际传送的字节数量；-1表示错误；0表示EOF
fd:源文件的描述符
n:拷贝最多n个字节
buf:目标存储器位置
ssize_t write(int fd,const void *buf, size_t n);
返回：若成功则为实际写的字节数量；-1表示错误
buf:源存储器位置
n:拷贝最多n个字节
fd:目标文件的描述符
size_t 被定义为unsigned int
ssize_t 被定义为int
不足值出现情况：
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读时遇到EOF
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从终端读文本行
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读和写网络套接字
10.4 用RIO包健壮地读写
无缓冲输入输出：
#include “csapp.h”
ssize_t rio_readn(int fd, void *usrbuf, size_t n);
ssize_t rio_writen(int fd, void *usrbuf, size_t n);
返回：
成功：传送的字节数
EOF：0
出错：-1
带缓冲的输入函数：
文本行：一个由换行符（0x0a）结尾的ASCII码字符序列
每打开一个描述符都会调用一次rio_readinitb函数，将描述符fd和地址rp处的一个类型为rio_t的读缓冲区联系起来
void rio_readinitb(rio_t *rp, int fd);
rio_readlineb函数从文件rp读一个文本行（包括换行符），到存储器位置usrbuf，用空字符结束文本行。至多读maxlen-1个字节，余下一个字符留给结尾空字符。超过maxlen-1部分会被截断。
ssize_t rio_readlineb(rio_t *rp,void *usrbuf, size_t maxlen);
rio_readnb从文件rp最多读n个字节到存储器位置usrbuf。
ssize_t rio_readnb(rio_t *rp,void *usrbuf, size_t n);
返回：
成功：读的字节数
EOF：0
出错：-1
对同一描述符，带缓冲区的函数调用可以任意交叉进行，但他们和无缓冲的调用不应交叉使用。
10.5 读取文件元数据
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
int stat(const *filename, struct stat *buf);
int fstat(int fd, struct *buf);
返回：成功为0；出错为-1
stat以文件名为输入，fstat以文件描述符为输入。
10.6 共享文件
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描述符表：由进程打开的文件描述符来索引，每个打开的表项指向文件表中的一个表项
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文件表：当前文件位置，引用计数（当前指向该表项的描述符项数），以及一个指向V-node表对应表项的指针
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v-node表：包括st_mode和st_size成员
10.7 I/O重定向
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd, int newfd);
成功为非负描述符，出错为-1.
拷贝表项oldfd到表项newfd，覆盖newfd以前的内容。
参考资料：
《深入理解计算机系统》（第二版）