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I\O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。