20145333 《信息安全系统设计基础》第九周学习总结

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

• I/O设备：网络、磁盘和终端

• 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。

• 描述符：打开文件时，内核返回一个小的非负整数。

• 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）。

• 改变当前的文件位置：文件位置为k，初始为0。

• seek操作：显式地设置文件的当前位置为k。

• 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)；

• open函数将filename转换为一个文件描述符，并且返回描述符数字。

• 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);

• rio_ readn函数在遇到EOF时，只能返回一个不足值；

• rio_ writen函数后局不会返回不足值。

5、RIO的带缓冲的输入函数

• 一个文本行就是一个有换行符结尾的ASCII码字符序列。

• 在Unix系统中，换行符（‘\n’)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);

• 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。

• fstat函数以文件描述符而不是文件名作为输入。

• st_ size成员包含了文件的字节数大小。

• st_ mode成员则编码了文件访问许可位和文件类型。

• 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：

• 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。

• 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。

• 直到引用计数为0，内核才会删除该文件表表项。

• 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