2017-2018-1 20145237 《信息安全系统设计基础》第十四周学习总结

2017-2018-1 20145237 《信息安全系统设计基础》第十四周学习总结

第十章 系统级I/O

教材学习内容总结

10.1 Unix I/O

所有的I/O设备，如网络、磁盘和终端，都被模型化为文件，而所有的输入和输出都被当做对相应文件的读和写来执行。这种将设备优雅地映射为文件的方式，允许Unix内核引出一个简单、低级的应用接口，称为Unix I/O，这使得所有的输人和输出都能以一种统一且一致的方式来执行:

·打开文件。

·改变当前的文件位置。

.读写文件。

.关闭文件。

10.2打开和关闭文件

进程是通过调用。pen函数来打开一个已存在的文件或者创建一个新文件的:

#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，若出错为-1.

如何访问文件：

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

10.3读和写文件

应用程序是通过分别调用read和wri七e函数来执行输人和输出的。

#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。

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。

返回值一1表示一个错误，而返回值0表示EOF。否则，返回值表示的是实际传送的字节数量。

10.4用RIO包健壮地读写

RIO提供了两类不同的函数:

.无缓冲的输入输出函数。这些函数直接在存储器和文件之间传送数据，没有应用级缓冲。它们对将二进制数据读写到网络和从网络读写二进制数据尤其有用。

.带缓冲的输入函数。这些函数允许你高效地从文件中读取文本行和二进制数据，这些文件的内容缓存在应用级缓冲区内，类似于为像printf这样的标准I/O函数提供的缓冲区。

通过调用rio_readn和rio_writen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.

10.5读取文件元数据

应用程序能够通过调用stat和fstat函数，检索到关于文件的信息(有时也称为文件的元数据( 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

10.6共享文件

描述符表：每个进程都独立的描述符表。

文件表：打开文件的集合时由一张文件表来表示的，所有的进程共享这张表。每个文件表的表项组成包括有当前位置，引用计数。

v-node表：同文件表一样，所有的进程共享这张表。

10.10小结

Unix提供了少量的系统级函数，它们允许应用程序打升、夫团、读和写文件，提取文件的G数据，以及执行I/O重定向。Unix的读和写操作会出现不足值，应用程序必须能正确地预计n处理这种情况。应用程序不应直接调用Unix I/O函数，而应该使用RIO包，RIO包通过反复气行读写操作，直到传送完所有的请求数据，自动处理不足值。
Unix内核使用三个相关的数据结构来表示打开的文件。描述符表中的表项指向打开文件表户的表项，而打开文件表中的表项又指向v-node表中的表项。每个进程都有它自己单独的描述子表，而所有的进程共享同一个打开文件表和v-node表。理解这些结构的一般组成就能使我们誓楚地理解文件共享和I/O重定向。
标准I/O库是基于Unix I/O实现的，并提供了一组强大的高级I/O例程。对于大多数应用程荞而言，标准I/O更简单，是优于Unix I/O的选择。然而，因为对标准I/O和网络文件的一些相工不兼容的限制，Unix I/O比标准I/O更适用于网络应用程序。

课后部分作业及实现

练习题10.1

Unix进程生命周期开始时，打开的描述符赋给了stdin(描述符0), stdout(描述符1)和stderr(描述符2)。open函数总是返回最低的未打开的描述符，所以第一次调用open会返回描述符3。调用close函数会释放描述符3。最后对open的调用会返回描述符3，因此程序的输出是“fd2=3 ".

练习题10.3

子进程会继承父进程的描述符表，以及所有进程共享的同一个打开文件表。因此，描述符fd在父子进程中都指向同一个打开文件表表项。当子进程读取文件的第一个字节时，文件位置加1。因此，父进程会读取第二个字节，而输出就是c=o

练习题10.4

重定向标准输入(描述符0)到描述符5，我们将调用dup2 (5, 0)或者等价的dup2(5,STDIN FILENO)。

练习题10.5

因为将fd1重定向到了fd2,所以输出是c=o

代码托管

结对及互评

点评模板：

博客中值得学习的或问题：

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代码中值得学习的或问题：

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其他

本周结对学习情况

- [20155208](博客链接)
- 结对照片
- 结对学习内容
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其他（感悟、思考等，可选）

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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	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	30/90

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。

耗时估计的公式

：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

计划学习时间:XX小时

实际学习时间:XX小时

改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件

软件工程师能力自我评价表)

参考资料

《深入理解计算机系统V3》学习指导

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