2017-2018-1 20155331 《信息安全系统设计基础》第6周学习总结
教材学习内容总结
第八章 异常控制流
控制流：控制转移序列。
控制转移：从一条指令到下一条指令。
异常控制流：现代操作系统通过使控制流发生突变来对系统状态做出反应，这些突变称为异常控制流。
程序计数器中指令的地址的过渡称为控制转移，控制转移的序列称为处理器的控制流。最简单的是平滑流。跳转、调用和返回等指令会造成平滑流的突变，来对内部的程序状态中的变化做出反应。系统也需要能够对系统状态的变化做出反应，这些系统状态不能被内部程序变量捕获，系统通过使控制流突变来完成，这些突变称为异常控制流（ECF）。ECF发生在系统的各个层次，包括异常、系统调用、信号和非本地跳转等。
异常是异常控制流的一种形式，它一部分由硬件实现，一部分由操作系统实验。
异常处理
异常处理程序完成处理后，根据异常事件的类型会（执行一种）：
将控制返回给当前指令（事件发生时正在执行的）。
将控制返回给下一条指令（没有异常将会执行的）。
终止被中断的程序。
异常表是一张跳转表，表目k包含异常k的处理程序的地址，在系统启动时由操作系统分配和初始化。系统中每种可能的异常都分配了一个唯一的非负整数的异常号。
进程
1.进程（操作系统层）：逻辑控制流，私有地址空间，多任务，并发，并行，上下文，上下文切换，调度。
2.进程就是一个执行中的程序实例。系统中的每个程序都是运行在某个进程的上下文中的。进程提供给应用程序的关键抽象：a）一个独立的逻辑控制流 ；b）一个私有的地址空间。
进程控制
进程有三种状态：
1.运行。进程在CPU上执行，或等待被执行（会被调度）。
2.停止。进程被挂起（不会被调度）。收到 SIGSTOP 、 SIGTSTP 、 SIDTTIN 、 SIGTTOU 信号，进程停止，收到 SIGCONT 信号，进程再次开始运行。
3.终止。进程永远停止。原因可能是：收到终止进程的信号，从主程序返回，调用 exit 函数。
创建新进程可以使用 fork 函数。新创建的子进程和父进程几乎相同，它获得父进程用户级虚拟地址空间和文件描述符的副本，主要区别是它们的PID不同。 fork 函数调用一次，返回两次；父子进程是并发运行的，不能假设它们的执行顺序；两个进程的初始地址空间相同，但是是相互独立的；它们还共享打开的文件。因为有相同的程序代码，所以如果调用 fork 三次，就会有八个进程。
进程终止时，并不会被立即清除，而是等待父进程回收，称为僵死进程。父进程回收终止的子进程时，内核将子进程退出状态传给父进程，然后抛弃该进程。如果回收前父进程已经终止，那么僵死进程由 init 进程回收。
回收子进程可以用 wait 和 waitpid 等函数。
第十章
Unix I/O
I/O
1、输入就是从I/O设备拷贝数据到贮存，输出就是从主存拷贝数据到I/O设备。
2、所有的I/O设备都被模型化为文件，而所有的输入输出都被当做对相应文件的读/写。
打开文件
1、过程：应用程序向内核发出请求，要求内核打开相应的文件，内核返回文件描述符（一个小的非负整数）。
2、内核记录有关这个文件的所有的信息，应用程序只需要记住这个描述符。
3、Unix外壳创建的每个进程开始时都有三个打开的文件：
标准输入（描述符为0）
标准输出（描述符为1）
标准错误（描述符为2）
分别对应头文件
改变当前的文件位置
1、对于每个打开的文件，内核保持着一个文件位置k，初始为0。这个位置是从文件开头起始的字节偏移量。
2、应用程序可以通过seek操作显式的设置文件的当前位置为k。
读写文件
1、读操作：从文件拷贝n>0个字节到存储器，从当前文件位置k开始，然后将k增加到k+n。
2、写操作：从存储器拷贝n>0个字节到一个文件，从当前文件位置k开始，然后更新k。
3、给定一个大小为m字节的文件，k >= m 时执行读操作会触发一个称为end-of-file（EOF）的条件，应用程序能检测到这个条件，但是文件结尾处并没有明确的“EOF符号”。
关闭文件
过程：应用通知内核关闭文件，内核释放文件打开时的数据结构，恢复描述符，释放存储器资源。
用RIO包健壮地读写
RIO包会自动处理不足值。
RIO提供了两类不同的函数：
无缓冲的输入输出函数。这些函数直接在存储器和文件之间传送数据，没有应用级缓冲，对将二进制数据读写到网络和从网络读写二进制数据尤其有用。
带缓冲的输入函数。这些函数允许高效地从文件中读取文本行和二进制数据（函数从内部缓冲区中拷贝一个文本行，当缓冲区变空的时候，会自动地调用read重新填满缓冲区），这些文件的内容缓存在应用级缓冲区内，类似于像printf这样的标准I/O函数提供的缓冲区。带缓冲的RIO输入函数是线程安全的，它在同一个描述符上可以被交错地调用。
标准I/O和I/O函数
ANSI C定义了一组高级输入输出函数，称为标准I/O库。提供了打开和关闭文件的函数（fopen和fclose），读和写字节的函数（fread和fwrite），读和写字符串的函数（fgets和fputs），格式化I/O函数（scanf和printf）
标准I/O库将一个打开的文件模型化为一个流。一个流就是一个指向FILE类型的结构的指针。
I/O关系
Unix I/O是在操作系统内核中实现的。
较高级别的RIO和标准I/O函数都是基于Unix函数来实现的。
RIO函数是专为本书开发的read和write的健壮的包装函数。他们自动处理不足值，并且为读文本行提供一种高效的带缓冲的方法
标准I/O函数提供了Unix函数的一个更加完整的带缓冲的替代品，包括格式化的I/O例程。标准I/O流，从某种意义上是全双工的，但对流的限制和对套接字的限制有时会相互冲突。
限制一：跟在输出函数之后的输入函数
限制二：分在输入函数的输出函数
因此，建议在网络套接字上不要使用标准 I/O函数来进行输入和输出，而要使用健壮的RIO函数。
教材学习中的问题和解决过程
问题：为什么在网络套接字上不要使用标准 I/O函数来进行输入和输出，而要使用健壮的RIO函数？
回答：网上查询得，标准I/O流，从某种意义上是全双工的，但对流的限制和对套接字的限制有时会相互冲突。
限制一：跟在输出函数之后的输入函数，
限制二：分在输入函数的输出函数，
因此，建议在网络套接字上不要使用标准 I/O函数来进行输入和输出，而要使用健壮的RIO函数。
其他（感悟、思考等，可选）
本周学习了系统的输入、输出，了解了一些I/O函数，只看书的页数的话，本章的页数很少，相较于之前几周感觉轻松不少。但是，页数少并不意味着不重要或是用时少，认真去理解系统的输入、输出对于我们理解程序的运行至关重要，而每一个函数的参数、不同情况的返回值也需要我们仔细研读。