20201220蔡笃俊《信息安全系统设计与实现》第三章学习笔记
一、任务内容
- 自学教材第3章，提交学习笔记（10分）
- 知识点归纳以及自己最有收获的内容 （3分）
- 问题与解决思路（2分）
- 实践内容与截图，代码链接（3分）
- ...（知识的结构化，知识的完整性等，提交markdown文档，使用openeuler系统等）（2分）
二、知识点归纳以及自己最有收获的内容
（一）知识点归纳
1. 进程概念
进程是对映像的执行。
2. 进程同步
睡眠操作：
有时候，进程需要等待直到某个特定的事件发生，例如设备初始化完成、I/O 操作完成或定时器到时等。在这种情况下，进程则必须从运行队列移出，加入到一个等待队列中，这个时候进程就进入了睡眠状态。为实现休眠操作，我们可以在PROC结构体中添加一个event字段，并实现ksleep（int event）函数，使进程进入休眠状态。
唤醒操作：
有睡眠就会有唤醒。多个进程可能会进入休眠状态等待同一个事件。在这种情况下，所有这些进程都将休眠等待同一个事件值。当某个等待时间发生时，另一个执行实体(可能是某个进程或中断处理程序)将会调用kwakeup(event)，唤醒正处于休眠状态等待该事件值的所有程序。如果没有任何程序休眠等待该程序，kwakeup()就不工作，即不执行任何操作。
3. 进程终止
- 正常终止:
进程调用 exit(value)， 发出exit(value)系统调用来执行在操作系统内核中的kexit(value) - 异常终止:
进程因某个信号而异常终止。
4. Unix/Linux中的进程
通过ps命令得到一个进程列表:
5. I/O重定向
所谓的I/O重定向也就是让已创建的FD指向其他文件。在Unix系统中，每个进程都有STDIN、STDOUT和STDERR这3种标准I/O，它们是程序最通用的输入输出方式。C语言可以通过scanf("%s", str);从终端输入字符串，通过printf("%s\n", str);向终端输出字符串。理解I/O重定向的原理需要从Linux内核为进程所维护的关键数据结构入手。对Linux进程来讲，每个打开的文件都是通过文件描述符(FD)来标识的，内核为每个进程维护了一个文件描述符表，这个表以FD为索引，再进一步指向文件的详细信息。在进程创建时，内核为进程默认创建了0、1、2三个特殊的FD，这就是STDIN、STDOUT和STDERR。
对I/O重定向更加深入的学习可以参考这篇博客：https://www.cnblogs.com/smallxu/p/15026844.html
6.管道
管道其实我们接触的很多了。管道是用于进程交换数据的单向进程间通信通道。管道有一个读取端和一个写入端。可从管道的读取端读取写入管道写入端的数据。自从管道在最初的Unix 中首次出现以来，已经被用于几乎所有的操作系统中，有许多变体。一些系统允许双向管道，在双向管道上，数据可以双向传输。普通管道用于相关进程。命名管道是不相关进程之间的 FIFO通信通道。但是，如果管道不再有读进程，写进程必须将这种情况视为管道中断错误，并中止写入。
对于命令行的使用，我们已经很熟练了：
管道部分的深入书上也是以介绍为主，想要深入学习可以参考这个链接：https://blog.csdn.net/weixin_62029250/article/details/123321790
三、问题与解决思路
进程与程序的差别到底在那些地方？
上网查询得以解决：
- 程序是静态的，进程是动态的：程序是存储在某种介质上的二进制代码，进程对应了程序的执行过程，系统不需要为一个不执行的程序创建进程，一旦进程被创建，就处于不断变化的动态过程中，对应了一个不断变化的上下文环境。
- 程序是永久的，进程是暂时存在的：程序的永久性是相对于进程而言的，只要不去删除它，它可以永久的存储在介质当中。
- 进程是程序的一次执行，而进程总是对应至少一个特定的程序：一个程序可以对应多个进程，同一个程序可以在不同的数据集合上运行，因而构成若干个不同的进程。几个进程能并发地执行相同的程序代码，而同一个进程能顺序地执行几个程序。
举个生动形象的例子，一位有一手好厨艺的计算机科学家正在为他的女儿烘制生日蛋糕。他有做生日蛋糕的食谱，厨房里有所需要的原料，在这个比喻中，做蛋糕的食谱就是程序（即用适当形式描述的算法），计算机科学家就是处理机（CPU），而做蛋糕的各种原料就是输入数据。进程就是厨师阅读食谱，取来各种原料以及烘制蛋糕等一系列动作的总和。
