20145331《信息安全系统设计基础》第十三周学习总结

20145331《信息安全系统设计基础》第十三周学习总结

教材学习内容总结

第十一章 网络编程

第一节

要知道客户端-服务器模型。

第二节

这一节以前计网讲过，三种网络、网桥、路由器。

第三节

TCP/IP、UDP、IP地址、域名（DNS);刘念老师讲的java web主要涉及HTTP。

第四节

套接字接口就是一组函数：客户端有一组，服务器也有一组，最终两端分别通过clientfd（套接字描述符）和connfd（已连接描述符）传送数据。

第五节

这节东西刘念老师的课程涉及大多数，只不过这本书的代码全是c代码。

HTML、URL的概念，HTTP请求和响应的格式、状态码（404经常见）；服务器向子进程传参用到了上周讲的fork和execve函数；子进程的输出用dup2重定向到connfd。

第六节

讲了一个完整的程序，里面涉及到很多函数，前几节内容的深化。

并发编程

第一节 基于进程的并发编程

构造并发程序用到上周所学的函数：

fork
exec
waitpid

独立地址空间

1.优点：防止虚拟存储器被错误覆盖

2.缺点：开销有时会很高，共享状态信息才需要IPC机制

第二节 基于I/O多路复用的并发编程

事件驱动程序：将逻辑流模型化为状态机。

状态机：状态、输入事件、转移

流程：

1.select函数检测到输入事件
2.add_client函数创建新状态机
3.check_clients函数执行状态转移，并且完成时删除该状态机。

相关函数：

init_pool（）
add_client（）
check_clients（）

第三节 基于线程的并发编程

一、线程执行模型

1.主线程

2.对等线程

3.主线程切换到对等线程

二、Posix线程

Posix线程是C程序中处理线程的一个标准接口。

三、创建线程

1.创建线程：

pthread_create函数
#include <pthread.h>
typedef void *(func)(void *);

int pthread_create(pthread_t *tid, pthread_attr_t *attr, func *f, void *arg);

功能：创建一个新的线程，带着一个输入变量arg，在新线程的上下文运行线程例程f。

2.查看线程ID

pthread_self函数
#include <pthread.h>

pthread_t pthread_self(void);

功能：返回调用者的线程ID（TID）

四、终止线程

1.终止线程的方式：隐式终止、显示终止

2.pthread_exit函数

#include <pthread.h>

void pthread_exit(void *thread_return);

3.pthread_cancle函数

#include <pthread.h>

void pthread_cancle(pthread_t tid);

五、回收已终止线程的资源

pthread_join函数：
#include <pthread.h>

int pthread_join(pthread_t tid,void **thrad_return);

六、分离线程

pthread_detach函数
#include <pthread.h>

void pthread_detach(pthread_t tid);

功能：分离可结合线程tid。

七、初始化线程

pthread_once函数

#include <pthread.h>
pthread_once_t once_control = PTHREAD_ONCE_INIT;

int pthread_once(pthread_once_t *once_control, void (*init_routine)(void));

第四节 多线程程序中的共享变量

一、线程存储器模型

二、将变量映射到存储器

三、共享变量

第五节 用信号量同步线程

一、进度图

进度图转换规则：

合法的转换是向右或者向上，即某一个线程中的一条指令完成
两条指令不能在同一时刻完成，即不允许出现对角线
程序不能反向运行，即不能出现向下或向左
一个程序的执行历史被模型化为状态空间中的一条轨迹线。

线程循环代码的分解：

H：在循环头部的指令块
L：加载共享变量cnt到线程i中寄存器%eax的指令。
U：更新（增加）%eax的指令
S：将%eax的更新值存回到共享变量cnt的指令
T：循环尾部的指令块

临界区使用原则:有空让进、无空等待、多中择一、让权等待

二、信号量

信号量定义：

type semaphore=record
count: integer;
queue: list of process
end;
var s:semaphore;

定义对信号量的两个原子操作——P和V

P（wait）

wait(s)
s.count :=s.count-1;
if s.count<0 then
begin

进程阻塞；
进程进入s.queue队列；
end;

V（signal）

signal(s)
s.count :=s.count+1;
if s.count ≤0 then
begin
唤醒队首进程；
将进程从s.queue阻塞队列中移出;
end;

每个信号量在使用前必须初始化。

三、使用信号量来实现互斥

第七节 并发问题

一、线程安全性

四个不相交的线程不安全函数类以及应对措施：

不保护共享变量的函数——用P和V这样的同步操作

保持跨越多个调用的状态的函数——重写

返回指向静态变量的指针的函数——①重写；②使用加锁-拷贝技术。

二、可重入性

1.显式可重入的

所有函数参数都是传值传递，没有指针，并且所有的数据引用都是本地的自动栈变量，没有引用静态或全剧变量。

2.隐式可重入的

调用线程小心的传递指向非共享数据的指针。

三、竞争

竞争发生的原因：

一个程序的正确性依赖于一个线程要在另一个线程到达y点之前到达它的控制流中的x点。也就是说，程序员假定线程会按照某种特殊的轨迹穿过执行状态空间，忘了一条准则规定：线程化的程序必须对任何可行的轨迹线都正确工作。

消除方法：

动态的为每个整数ID分配一个独立的块，并且传递给线程例程一个指向这个块的指针

四、死锁

一组线程被阻塞了，等待一个永远也不会为真的条件。

课本代码问题及解决过程：

在看p640代码时13、14、15行看不懂

解决过程：仔细看书P641的内容，并上网查涉及到的函数的用法。

首先，TINY只支持GET方法。

接着，调用strcasecmp函数进行比较，看两个字符串是否相等。相等就不执行这段代码了。

不相等时，说明不是GET方法，执行下面的代码，包含状态码（501，对照p636的表知他的描述就是服务器不支持请求方法法）、状态消息和一个解释错误的HTML文件。

实践

condvar

由于调用了pthread，gcc编译的时候要加上-lpthread选项。

在pthread库中通过条件变量来阻塞等待一个条件，或者唤醒等待这个条件的线程。

count

由于结果相互覆盖 ，因此是5000

countwithmutex

引入mutex，防止多线程的冲突

cp_t.c

用法：./cp_t [源文件名] [目的文件名] [创建线程数]

createthread

打印进程和线程ID

semphore

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本周代码托管

我在这！

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	30篇	400小时
第一周	200/200	1/2	20/20
第二周	300/500	1/3	18/38
第三周	150/650	1/4	20/58
第四周	200/850	1/5	22/80
第五周	200/1050	1/6	24/104
第六周	220/1270	1/7	25/129
第七周	523/995	1/8	20/149
第八周	263/1213	2/10	21/170
第九周	40/1253	2/12	20/190
第十周	21/1274	2/14	24/214
第十一周	183/1325	2/16	22/226
第十二周	895/1890	3/14	30/256
第十三周	473/2363	1/25	25/281