20145318 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

20145318 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

教材学习内容总结

Unix I/O

  • Unix文件：m个字节的序列

  • I/O设备：网络、磁盘和终端

  • Unix I/O :将设备映射为文件的方式，允许Unix内核引出一个简单、低级的应用接口。

  • 描述符：打开文件时，内核返回一个小的非负整数。 Unix外壳创建的每个进程开始时都有三个打开的文件：标准输入（描述符为0）、标准输出（描述符为1）、标准错误（描述符为2）。 改变当前的文件位置：文件位置为k，初始为0。 seek操作：显式地设置文件的当前位置为k。

  • EOF：是一个条件，而不是一个符号。

  • 关闭文件：内核释放文件打开时创建的数据结构，并将这个描述符恢复到可用的描述符池中。无论一个进程因为何种原因终止时，内核都会关闭所有打开的文件并释放它们的存储器资源。

打开和关闭文件

打开文件

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
int open(char *filename,int flags,mod_it mode)；
- 若成功，返回值为新文件描述符
- 若出错，返回值为-1

  • open函数将filename转换成一个文件描述符，并且返回描述符数字。返回的描述符总是在进程中当前没有打开的最小描述符。

  • fd = Open("文件名",flag参数，mode参数)

  • fd是返回的文件描述符（数字），总是返回在进程中当前没有打开的最小描述符。

  • flag参数：

表示访问方式额外提示

O_RDONLY:只读。

O_WRONLY:只写。

O_RDWR：可读可写。

  • 一位或者多位掩码的或
    O_CREAT,表示如果文件不存在，就创建它的一个截断的文件。
    O_TRUNC:如果文件已经存在，就截断它。
    O_APPEND：在每次写操作前，设置文件位置到文件的结尾处。

  • mode参数：指定新文件的访问权限位。作为上下文的一部分，每个进程都有一个umask，通过调用umask函数设置。当进程通过带某个带mode参数的open函数用来创建一个新文件的时候，文件的访问权限位被设置为mode & ~umask。
    给定mode和umask的默认值：

define DEF_MODE S_IRUSR|S_IWUSR|S_IRGRP|S_IWGRP|S_IROTH|S_IWOTH

define DEF_UMASK S_IWGRP|S_IWOTH

  • 出错的时候返回-1

关闭文件

#include<unistd.h>
int close(int fd);

  • 若成功则返回0，不成功则为-1。

  • 关闭一个已经关闭的描述符程序会出错。

访问权限位在sys/stat.h中定义

读和写文件

  • 应用程序是通过分别调用read和write函数来执行输入和输出的。

    include <unistd.h>

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

  • 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：-1：一个错误；0：EOF；否则，返回值：实际传送的字节数量。

  • write函数：从存储器位置buf拷贝至多n个字节到描述符fd的当前文件位置。

    include "csapp.h"

    int main(void)
    {
    char c;
    while(Read(STDIN_FILENO,&c,1) != 0)
    Write(STDOUT_FILENO,&c,1);
    exit(0);
    }　

  • lseek函数：应用程序能够显式地修改当前文件的位置。

  • 不足值：read和write传送的字节比应用程序要求的少。

  • 产生不足值的原因：

    • 读时遇到EOF

    • 从终端读文本行

    • 读和写网络套接字

用RIO包健壮地读写

  • RIO包的实质：I/O包

  • RIO包提供的两种函数：无缓冲的输入输出函数、带缓冲的输入函数（线程安全）

I/O重定向

  • Unix外壳提供了I/O重定向操作符，允许用户将磁盘文件和标准输入输出联系起来。
    unix> ls > foo.txt

  • I/O重定向是依靠dup2函数工作的。

    include <unistd.h>

    int dup2(int oldfd,int newfd);

  • dup2函数拷贝描述符表表项oldfd到描述符表表项newfd，覆盖描述符表表项newfd以前的内容。若newfd已经打卡了。dup2会在拷贝oldfd之前关闭newfd。

标准I/O

  • 标准I/O库将一个打开的文件模型化为一个流，一个流就是一个指向FILE类型的结构的指针。每个ANSIC程序开始都有三个打开的流stdin、stdout和stderr，分别对应于标准输入、标准输出、标准错误。

  • 类型为FILE的流是对文件描述符和流缓冲区的抽象。流缓冲区的目的和RIO读缓冲区的一样，就是开销较高的Unix I/O系统调用的数量尽量能的小。

I/O函数的使用

  • 应用程序可以通过open、close、lseek、read、write和stat这样的函数来访问Unix I/O。

    • RIO函数：read和write的健壮的包装函数，自动处理不足值，为读文本行提供一种高效的带缓冲的方法。

    • 标准I/O函数：提供了Unix I/O函数的一个更加完整的带缓冲的替代品，包括格式化的I/O例程。是磁盘和终端设备I/O之选。

  • 套接字描述符：

    • Unix对网络的抽象是一种称为套接字的文件类型，被称为套接字描述符。应用进程通过读写套接字描述符来与运行在其他计算机上的进程通信。

  • 对流I/O限制是：

    • 跟在输出函数之后的输入函数，必须在其中间插入fflush、fseek、fsetpos或者rewind函数，后三个函数使用Unix I/O中的lseek函数来重置当前的文件位置。

    • 跟在输入函数之后的输出函数，必须在中间插入fseek、fsetpos或者rewind的调用，一个输出函数不能跟随在一个输入函数之后，除非该输入函数遇到了一个EOF。

  • 解决对流I/O限制的方法是:

    • 采用在每个输入操作前刷新缓存区这样的规则来满足。

    • 对同一个打开的套接字描述符打开两个流，一个用来读，一个用来写。

  • 对套接字使用lseek函数是非法的。

  • 在网络套接字上，使用RIO函数更常见。

本周代码托管截图

其他（感悟、思考等，可选）

本周的内容比较抽象，讲的是系统级I/O，虽然内容比较少，但是还需要多看几遍书看看其他同学的博客才能理解。

学习进度条

参考资料

posted on 2016-11-13 22:37  20145318赵一  阅读(127)  评论(1)  编辑  收藏  举报

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