2017-2018-1 20155317《信息安全系统设计基础》第八周学习总结

教材学习内容总结

并发

进程间可以并发执行。

同属一个进程的多个线程，也可以并发执行。

线程时操作系统拥有更好的并发性，从而能有效地使用系统资源和提供系统吞吐量。

当一个未引入线程的单处理机操作系统，若设置一个文件服务进程，当它由于某种原因阻塞，便没有其他的文件服务进程来提供服务。引入线程以后，可以为一个文件服务进程中设置多个服务线程，当其中一个线程阻塞时，文件服务进程中的其他线程可以继续运行，提供了文件服务的质量和系统吞吐量。

多线程

由于线程共享进程的资源和地址空间，因此在对这些资源进行操作时，必须考虑到线程间资源访问的同步与互斥问题。这里主要介绍Posix中两种线程同步机制，分别为互斥锁和信号量。这两个同步机制可以通过互相调用对方来实现，但互斥锁更适用于同时可用的资源是唯一的情况；信号量更适用于同时可用的资源为多个的情况。

多线程的优点：

无需跨进程边界；

程序逻辑和控制方式简单；

所有线程可以直接共享内存和变量等；

线程方式消耗的总资源比进程方式好；

多线程缺点：

每个线程与主程序共用地址空间，受限于2GB地址空间；

线程之间的同步和加锁控制比较麻烦；

一个线程的崩溃可能影响到整个程序的稳定性；

到达一定的线程数程度后，即使再增加CPU也无法提高性能，例如Windows Server 2003，大约是1500个左右的线程数就快到极限了（线程堆栈设定为1M），如果设定线程堆栈为2M，还达不到1500个线程总数；

线程能够提高的总性能有限，而且线程多了之后，线程本身的调度也是一个麻烦事儿，需要消耗较多的CPU

Linux的线程实现是在核外进行的，核内提供的是创建进程的接口do_fork()。内核提供了两个系统调用__clone()和fork()，最终都用不同的参数调用do_fork()核内API。 do_fork() 提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、CLONE_FILES（共享文件描述符表）、CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号进程有效）。当使用fork系统调用产生多进程时，内核调用do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境。当使用pthread_create()来创建线程时，则最终设置了所有这些属性来调用__clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从而创建的”进程”拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由 __clone()传入。
       即：Linux下不管是多线程编程还是多进程编程，最终都是用do_fork实现的多进程编程，只是进程创建时的参数不同，从而导致有不同的共享环境。Linux线程在核内是以轻量级进程的形式存在的，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删除等操作都在核外pthread库中进行。pthread 库使用一个管理线程（__pthread_manager() ，每个进程独立且唯一）来管理线程的创建和终止，为线程分配线程ID，发送线程相关的信号，而主线程pthread_create()） 的调用者则通过管道将请求信息传给管理线程。

教材学习中的问题和解决过程

代码调试中的问题和解决过程

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

• 有关exec系列函数，下面说法正确的是（）
  A .
  可以用char[][] 来传递argv
  B .
  进程调用了exec系列函数后，pid会变
  C .
  进程调用了exec系列函数后，代码会改变。
  D .
  system（）和exec系列等价。
  E .
  exec系列函数中带e的要传入环境变量参数
  F .
  exec系列函数中带v的要传入环境变量参数
  正确答案： C E 你的答案： A C E
• 关于代码 int main(){} 说法正确的是（）
  A .
  返回值是0
  B .
  返回值不确定
  C .
  会调用exit(0)
  D .
  返回值大于0
  E .
  上面代码运行完，在命令行中运行echo $? 的值是0
  正确答案： A C E 你的答案： A E
• Unix/Linux中通过调用（ ）可以获取子进程PID。
  A .
  getpid()
  B .
  getppid()
  C .
  getcpid()
  D .
  fork()
  正确答案： D 你的答案： A
• Linux中，信号（Signal）是一种（）异常控制流。
  A .
  硬件层
  B .
  操作系统层
  C .
  用户层
  D .
  网络层
  正确答案： C 你的答案： B
• • 对于图中内存地址和寄存器的值，下面说法正确的是（）
    

  A .
  %rax的值是0x100
  B .
  (%rax)的值是0x100
  C .
  (%rax)的值是0x104
  D .
  (%rax)的值是0xFF
  E .
  4(%rax)的值是0xAB
  F .
  (%rax,%rcx,4)的值是0xAB
  G .
  (%rax,%rcx,4)的值是0x104
  正确答案： A D E F 你的答案： A D E

  • x86-64中指令长度是（）字节
    A .
    1
    B .
    2
    C .
    4
    D .
    1-4
    E .
    1-8
    F .
    1-15
    G .
    1-16
    H .
    以上都不对
    正确答案： F 你的答案： C

结对及互评

点评模板：

• 博客中值得学习的或问题：
  • xxx
  • xxx
  • ...
• 代码中值得学习的或问题：
  • xxx
  • xxx
  • ...
• 其他

本周结对学习情况

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- 结对照片
- 结对学习内容
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    - ...

学习进度条

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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