2018-2019-1 20165203 《信息安全系统设计基础》第七周学习总结

2018-2019-1 20165203 《信息安全系统设计基础》第七周学习总结

教材学习内容总结

异常

• 异常：异常就是控制流中的突变，用来响应处理器状态中的某些变化。
• 基本思想：如图所示
  
• 异常的类别：
• • 中断
• • • 中断是异步发生的，是来自处理器外部的I/O设备的信号的结果。
• • • 处理方法：对于IO设备，通过向处理器芯片上的一个引脚发信号，并将异常号放到系统总线上，来触发中断，这个异常号标识了引起中断的设备。当前指令完成执行后，处理器从系统总线读取异常号，调用适当的中断处理程序，处理器返回时，它就将控制返回给下一条指令。如图所示
      
• • 陷阱和系统调用
• • • 陷阱是有意的异常，是执行一条指令的结果。
• • • 处理方法：执行syscall指令，但是会导致一个到异常处理程序的陷阱，这个处理程序解析参数，并调用适当的内核程序。如图所示
      
• • 故障
• • • 故障由错误引起的，它可能能够被故障处理程序修正。
• • • 缺页异常：当指令引用一个虚拟地址，而与该地址相对应的物理页面不在内存中，因此必须从磁盘中取出时，就会发生故障。
• • • 处理方法：根据故障是否能够被修复，故障处理程序要么重新执行引起故障的指令，要么终止。如图所示，
      
• • 终止
• • • 终止是不可恢复的致命错误造成的结果，通常是一些硬件错误。
• • • 例子：DARM或者SRAM位被损坏时发生的奇偶错误。
• • • 处理方法：处理程序将控制返回给一个abort例程，该例程会终止这个应用程序。如图所示
      
• 总结：如图所示
  
• • Linux/x86-64故障和终止
• • • 触发错误
• • • 一般保护故障
• • • 缺页
• • • 机器检查

进程和并发

• 进程：一个执行中程序的实例。
• 上下文：由程序正确运行所需的状态组成。这个状态包括存放在内存中的代码和数据，它的栈、通用目的寄存器的内容、程序计数器、环境变量以及打开文件描述符的集合。
• 进程的逻辑抽象
• 一个独立的逻辑控制流：它提供一个假象，好像我们的程序独占地使用处理器。
• 一个私有的地址空间：它提供一个假象，好像我们的程序独占地使用内存系统，让我们更深入地看看这些抽象。
• 并发流：一个逻辑流的执行在时间上与另一个流重叠，称为并发流，这两个流被称为并发地运行。
• 并发：多个流并发地执行的一般现象被称为并发。
• 多任务：一个进程和其他进程轮流执行的概念称为多任务。
• 时间片：一个进程执行它的控制流的一部分的每一时间段叫做时间片。
• 并行流：如果两个流并发地运行在不同的处理器核或者计算机上，那么我们称他们为并行流，它们并行地运行，且并行地执行。

进程控制

• 获取进程ID：每个进程都有一个唯一的正数进程ID（PID)，getpid函数返回调用进程的PID，getppid函数返回它的父进程的PID（创建调用进程的进程)。
  

• 创建和终止进程：

• • 进程所处的三种状态
• • • 运行
• • • 停止
• • • 终止：三种原因
• • • • 收到一个信号，该信号的默认行为是终止进程。
• • • • 从主程序返回。
• • • • 调用exit函数。
        
• • 创建进程：
• • • 父进程通过调用fork函数创建一个新的运行的子进程。
• • • fork函数的使用格式：如图所示
      
• • • • 注意：fork函数只被调用一次，却会返回两次：一次是在调用进程（父进程）（fork函数返回子进程的PID）中，一次是在新创建的子进程（fork函数返回0）中。

• waitpid函数：来等待它的子进程终止或者停止。

• • 使用格式：
    
• • 主要作用：
• • • 判定等待集合的成员。
• • • 修改默认行为。
• • • 检查已回收子进程的退出状态。
• • • 错误条件：如果调用进程没有子进程，那么waitpid返回-1，并且设置errno为ECHILD,如果waitpid函数被一个信号中断，那么它返回-1，并设置errno为EINTR.

• 让进程休眠：sleep函数----将一个进程挂起一段指定的时间。
  

• • 如果请求的时间量已经到了，sleep返回0，否则返回还剩下的要休眠的秒数。

• pause函数：让调用函数休眠，直到该进程收到一个信号。
  

• execve函数：在当前进程的上下文中加载并运行一个新程序。
  

• • 调用一次并从不返回。
• • getenv函数：在环境数组中搜索字符串name=value.如果找到了，它就返回一个指向value的指针，否则，它就返回NULL.
    

• setenv函数：如果环境数组包含一个形如name=oldvalue的字符串，那么unsetenv会删除它，而setenv会用newvalue代替oldvalue,但是只有在overwirte非零时才会这样。如果name不存在，那么setenv就把name=newvalue添加到数组中。
  

信号机制

• 信号：一个信号就是一条小消息，它通知进程系统中发生了一个某种类型的事件。
• 发送信号和接收信号。
  
• 用/bin/kill程序发送信号：
• • 例：/bin/kill -9 15213：发送信号9给进程15213.
• • /bin/kill -9 -15213：发送一个SIGKILL信号给进程组15213中的每一个进程。
• • kill函数发送信号：调用kill函数发送信号给其他进程。
    
• • • 如果pid>0，那么kill函数发送信号号码sig给进程pid.
• • • 如果pid=0，那么kill发送信号sig给调用进程所在进程组中的每个进程，包括调用进程自己。
• • • 如果pid<0，kill发送信号sig给进程组|pid|中的每个进程。
• • alarm函数发送信号：调用alarm函数向它自己发送SIGALRM信号。
    
• • • 如果seg=0，那么不会调度安排新的闹钟。
• • signal函数：修改和信号相关联的默认行为。

教材学习中的问题和解决过程

问题：根据本周上课讲解内容，提出疑问：ls命令为查看，那么还有没有其他的命令也可以查找呢？

解答：

• find -name "文件名"：能够精确定位查找某个文件。
  
• find -name "文件名" -ls 这个方法能够精确定位查找某个文件，并且列出文件详情。
  
• locate “m”查找当前目录所有的含有m字符的字串。
  
• locate -i“test”查找当前目录所有的含有test字符,并且不区分大小写。

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

相对内核而言，文件分为文本文件和二进制文件。其中文本文件只含有ASCII或Unicode字符。
A .正确
B .错误
C .不确定
答案：B
解析：文件分为普通文件、目录和套接字，其中文本文件是只含有ASCII或Unicode字符的普通文件。

其他（感悟、思考等，可选）

本周的教材内容主要学习了第8章，异常控制流，了解了流的概念，及计算机系统中异常的处理方法，了解了计算机操作系统中如何打开、关闭等对进程进行一系列操作，课上内容了解了ls的用法，并尝试着自己变成实现ls的用法，收获很大。

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
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

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导