20145317《信息安全系统设计基础》第9周学习总结1

教材学习内容总结

10.1 Unix I/O

一个unix文件就是一个m字节的序列（B0B1B2...Bm-1）。所有的IO设备，如网络，磁盘，终端，都被模型化为文件，而所有的输入和输出都被当作对相应文件的读和写来执行。 2、所有的输入和输出都被当作统一的方式来处理：

1）打开文件。一个应用程序通过要求内核打开相应的文件，来宣告它想要访问一个IO设备。内核返回一个小的非负整数，叫做描述符，它在后续对此文件的所有操作中标识这个文件。内核记录这个打开文件的所有信息，而应用程序只需记住这个描述符。

Unix创建的每个进程开始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1），标准错误（描述符为2）。头文件unistd.h中定义了相关常量。

2）改变当前的位置。内核保持一个文件位置k，对于每个打开文件，初始为0。这个文件位置是从文件开头起始的字节偏移量。

3）读写文件。读操作是从文件拷贝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。写操作是从存储器拷贝n>0个字节到文件，从当前文件位置k开始，然后更新k。

4）关闭文件。内核释放文件打开时创建的数据结构，并恢复描述符到可获得描述符池中。

10.2 打开和关闭文件

进程是通过调用open函数来打开一个已存在的文件或是创建一个新文件

 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 int open(char *filename, int flags, mode_t mode);
               返回：若成功则为新文件描述符，若出错则为-1。

Flag参数指明了进程打算如何访问这个文件：

 O_RDONLY：只读
 O_WRONLY：只写
 O_RDWR：可读可写。

Mode参数指明了新文件的访问权限位。通过调用umask函数设置。

Close函数关闭文件。

#include <unistd.h>
int close(int fd);
                返回：若成功则0，若出错则为-1。

关闭一个已关闭的描述符会出错。

10.3 读和写文件

#include <unistd.h>

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t n);

                     返回：若成功则为读的字节数，若EOF则为0，若出错则为-1。

ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t n);

                     返回：若成功则为写的字节数，若出错则为-1。

某些情况下，原始的read,write传送的字节比应用程序要求的要少，这些不足值（short count）不一定是错误（比如read函数参数要读5个字节，结果只读了3个字节，即小于5），下面的情况下将可能发生不足值：

1）读时遇到EOF。
2）从终端读文本行。
3）读和写网络套接字。

为了避免不足值问题（健壮程序的需求，如Web服务器这样的网络应用），就需要通过反复调用read和write处理不足值。

10.4 用RIO包壮健地读写

RIO包会自动处理不足值。提供了两类不同的函数：

无缓冲的输入输出函数
带缓冲的输入函数

1．无缓冲的输入输出函数

通过调用rioreadn和riowriten函数，应用程序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);
                          返回：若成功则为传送的字节数，若EOF则为0（只对rio_readn而言），若出错则为-1。

2．带缓冲的输入函数

1）文本行：一个由换行符结尾的ACSII码字符序列。Unix中换行符（\n）ACSII码换行符（LF）数字值均为0x0a。

2）包装函数（rio_readlineb）：

从内部读缓冲区拷贝一个文件行，当缓冲区为空时，自动调用read填满缓冲区。

3）rio_readnb：

从和rio_readlineb一样的读缓冲区中传送原始字节。

 #include “csapp.h”
 void rio_readinitb(rio_t *rp, int fd)
                          返回：无
 ssize_t rio_readlineb (rio_t *rp,void *usrbuf, size_t n);
 ssize_t rio_readn (rio_t *rp, void *usrbuf, size_t n);
                          返回：若成功则为读的字节数，若EOF则为0，若出错则为-1。

10.5 读取文件元数据

元数据：应用程序能够通过调用stat和fstat函数，检索到关于关于文件的信息，如创建时间，修改时间，metadata。
```
 #include <unistd.h>
 #include <sys/stat.h>
 int stat(const char *filename, struct stat *buf);
 int fstat(int fd, struct stat *buf);
                      返回: 若成功则为0，若出错则为-1.
```
Stat函数以一个文件名作为输入，ftast以文件描述符作为输入。