20145333 《信息安全系统设计基础》第九周学习总结
教材学习内容总结
第十章 系统级I/O
10.1 Unix I/O
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I/O设备：网络、磁盘和终端
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Unix I/O :将设备映射为文件的方式，允许Unix内核引出一个简单、低级的应用接口。
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描述符：打开文件时，内核返回一个小的非负整数。
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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）。
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改变当前的文件位置：文件位置为k，初始为0。
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seek操作：显式地设置文件的当前位置为k。
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EOF：是一个条件，而不是一个符号。
10.2 打开和关闭文件
1、open函数：打开一个已存在的文件或者创建一个新文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(char *filename,int flags,mode_t mode)；
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open函数将filename转换为一个文件描述符，并且返回描述符数字。
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返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符。
O_ RDONLY ：只读 O_ WRONLY ：只写 O_ RDWR ：可读可写
2、flag参数可以是一个或多个更多位掩码的或。
O_ CREAT：如果文件不存在，就创建它的一个截断的空文件
O_ TRUNC：如果文件已经存在，就截断它
O_ APPEND：在每次写操作前，设置文件位置到文件的结尾处。
3、mode参数指定了新文件的访问权限位。文件的访问权限位被设置为mode & ~umask
10.3 读和写文件
1、应用程序是通过分别调用read和write函数来执行输入和输出的。
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t n);
ssize_t write(int fd,const void *buf,size_t n);
2、read函数：从描述符为fd的当前文件位置拷贝最多n个字节到存储器位置buf。
返回值：-1：一个错误；0：EOF；否则，返回值：实际传送的字节数量。
3、write函数：从存储器位置buf拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置。
4、lseek函数：应用程序能够显式地修改当前文件的位置。
5、不足值：read和write传送的字节比应用程序要求的少。
10.4 用RIO包健壮地读写
1、RIO包的实质：I/O包
2、RIO包提供的两种函数：
- 无缓冲的输入输出函数、带缓冲的输入函数（线程安全）
3、应用程序通过调用rioreadn和riowritten函数可以在存储器和文件之间直接传送数据。
#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);
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rio_ readn函数在遇到EOF时，只能返回一个不足值；
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rio_ writen函数后局不会返回不足值。
5、RIO的带缓冲的输入函数
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一个文本行就是一个有换行符结尾的ASCII码字符序列。
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在Unix系统中，换行符（‘ ’)与ASCII码换行符（LF）相同，数字值为0x0a。
10.5 读取文件元数据
1、检索文件信息（元数据）：应用程序能够通过调用stat和fstat函数
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
int stat(const char *filename,struct stat *buf);
int fstat(int fd,struct stat *buf);
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stat函数以一个文件名作为输入，填写一个stat数据结构中的各个成员。
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fstat函数以文件描述符而不是文件名作为输入。
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st_ size成员包含了文件的字节数大小。
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st_ mode成员则编码了文件访问许可位和文件类型。
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宏指令：根据st_mode成员来确定文件的类型。
10.6 共享文件
1、内核使用三个相关的数据结构来表示打开的文件：
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描述符表：每个进程都有它独立的描述符表。 每个打开的描述符表项指向文件表中的一个表项。
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文件表：所有进程共享这张表。每个文件表的表项组成包括有当前的文件位置、引用计数、以及一个指向v-node表中对应表项的指针。
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直到引用计数为0，内核才会删除该文件表表项。
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v-node表：所有进程共享这张v-node表。
2、多个描述符可以通过不同的文件表表项来引用同一个文件。
- 关键思想是每个描述符都有它自己的文件位置，所以对不同描述符的读操作可以从文件的不同位置获取数据。
3、在内核删除相应文件表项之前，父子进程必须都关闭了它们的描述符。
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 | 16篇 | 400小时 | |
| 第一周 | 80/80 | 1/1 | 20/20 | |
| 第二周 | 130/210 | 1/2 | 18/38 | |
| 第三周 | 300/510 | 1/3 | 22/60 | |
| 第五周 | 300/810 | 1/4 | 20/80 | |
| 第六周 | 150/960 | 1/5 | 20/100 | |
| 第七周 | 120/1080 | 1/6 | 20/120 | |
| 第八周 | 0/1080 | 1/7 | 20/140 | |
| 第九周 | 300/1380 | 1/8 | 20/160 |