2017-2018-1 20155229 《信息安全系统设计基础》第十一周学习总结

教材学习内容总结

虚拟存储器

• 虚拟存储器是计算机系统最重要的概念之一，它是对主存的一个抽象
• 虚拟存储器的三个重要能力：

它将主存看成是一个存储在磁盘上的地址空间的高速缓存，在主存中只保存活动区域，并根据需要在磁盘和主存之间来回传送数据，通过这种方式，高效的使用了主存

它为每个进程提供了一致的地址空间，从而简化了存储器管理

它保护了每个进程的地址空间不被其他进程破坏

地址空间

• 地址空间是一个非负整数地址的有序集合：{0,1,2,……}
• 线性地址空间：地址空间中的整数是连续的。
• 虚拟地址空间：CPU从一个有 N=2^n 个地址的地址空间中生成虚拟地址，这个地址空间成为称为虚拟地址空间。
• 地址空间的大小由表示最大地址所需要的位数来描述。N=2^n：n位地址空间

页面

一个数据结构，存放在物理存储器中，将虚拟页映射到物理页。

（1）页表就是一个页表条目PTE的数组。

PTE：由一个有效位和一个n位地址字段组成的，表明了该虚拟页是否被缓存在DRAM中。

（2）页表的组成：有效位+n位地址字段

设置了有效位：地址字段表示DRAM中相应的物理页的起始位置，这个物理页中缓存了该虚拟页。

缺页

指DRAM缓存不命中。

缺页异常：会调用内核中的缺页异常处理程序，选择一个牺牲页。

页面调度（交换）：磁盘和存储器之间传送页的活动。

按需页面调度：直到发生不命中时才换入页面的策略，所有现代系统都使用这个。

存储器

存储器映射

1、共享对象

2、私有对象

3、fork函数：应用了写时拷贝技术。为每个进程保持了私有地址空间的抽象概念。

4、execve函数：将程序加载到存储器。

5、map函数：

（1）创建新的虚拟存储器区域。

（2）删除虚拟存储器

动态存储器分配

分配器的两种基本风格：

显示分配器-malloc和free

隐式分配器/垃圾收集器

1、malloc函数：从堆中分配块。

#include <stdlib.h>

void *malloc(size_t size);
//成功返回指针，指向大小至少为size字节的存储器块，失败返回NULL

2、free函数：释放已分配的堆块。

#include <stdlib.h>

void free(void *ptr);
//无返回值，ptr参数必须指向一个从malloc、calloc或者reallov获得的已分配块的起始位置。

3、分配器的要求和目标

4、碎片：虽然有未使用的存储器，但是不能用来满足分配请求。

5、隐式空闲链表

6、放置策略：放置已分配的块。

7、申请额外的堆存储器

#include <unistd.h>

vid *sbrk(intptr_t incr);
//成功则返回旧的brk指针，出错为-1
通过将内核的brk指针增加incr来扩展和收缩堆。

8、合并空闲块

合并是针对于假碎片问题的，任何实际的分配器都必须合并相邻的空闲块。

教材学习中的问题和解决过程

• 问题一：为什么动态内存分配申请后，还要再释放？

  -解决：

  动态数组的构造

假设动态构造一个int型一维数组

int p=(int)malloc(int len);

本句中分配了两块内存，一块内存是动态分配的，总共len个字节，另外一块是静态分配的，并且这块内存是p变量本身所占的字节，总共4个字节。

malloc只有一个int型的形参，表示要求系统分配的字节数。

malloc函数的功能是请求系统len个字节的内存空间，如果请求分配成功，则返回第一个字节的地址，如果分配不成功，则返回NULL。malloc函数能且只能返回第一个字节的地址，所以我们需要把这个无任何实际意义的第一个字节的地址（俗称干地址）转化为一个有实际意义的地址，因此malloc前面必须加（数据类型*），表示把这个无实际意义的第一个字节的地址转化为相应类型的地址。如：

int *p=(int*)malloc(50);

表示将系统分配好的50个字节的第一个字节地址转化为int*型的地址，更准确的说是把第一个字节的地址转化为四个字节的地址，这样p就指向了第一个的四个字节，p+1就指向了第2个的四个字节，P+i就指向了第2个的四个字节，p+i就指向了第i+1个的4个字节。p[0]就是第一个元素，p[i]就是第i+1个元素

double *p=(double*)malloc(80);

表示将系统分配好的80个字节的第一个字节的地址转化为double*型的地址，更准确的说是把第一个字节的地址转化为8个字节的地址，这样p就指向了第一个的8个字节，p+1就指向了第二个的8个字节，p+i就指向了第i+1个的8个字节。p[0]就是第一个元素，p[i]就是第i+1个元素。

4 . free(p);

表示把p所指向的内存给释放掉，p本身的内存是静态的，不能由程序员手动释放，p本身的内存只能在p变量所在的函数运行终止时由系统自动释放。

静态内存和动态内存的比较：

静态内存是有系统自动分配，由系统自动释放。 静态内存是在栈分配的。

动态内存是由程序员手动分配，手动释放。 动态内存是在堆分配的。

代码调试中的问题和解决过程

无

代码托管

上周考试错题总结

9(多选题|1分)

Unix/Linux中，对于代码fd=open("foo",O_WRONLY,0766),umask=022,下面说法正确的是()

:

A . 进程对foo是只写的

B . 同组成员能写foo

C . 使用者可以执行foo

D . 任何人都可以写foo

正确答案：AC

10(多选题|1分)

关于open(2),下面说法正确的是（ ）

:

A . flag 参数中O_RDONLY,O_WRONLY,O_RDWR至少要有一个

B . O_RDONLY|O_WRONLY == O_RDWR

C . fd=open("foo.txt",O_WRONLY|O_APPEND,0),调用write(fd,buff,n)写入foo.txt的数据不会破坏已有数据。

D . fd=open("foo.txt",O_WRONLY|O_APPEND,0644),必将导致其他人不能写foo.txt

正确答案：AC

解析：

umask是chmod配套的，总共为4位（gid/uid,属主，组权，其它用户的权限）,不过通常用到的是后3个，例如你用chmod 755 file（此时这文件的权限是属主读(4)+写(2)＋执行(1),同组的和其它用户有读写权限)，默认情况下的umask值是022(可以用umask命令查看），此时你建立的文件默认权限是644(6-0,6-2,6-2)，建立的目录的默认权限是755(7-0,7-2,7-2)，可以用ls -l验证一下哦　现在应该知道umask的用途了吧，它是为了控制默认权限，不要使默认的文件和目录具有全权而设的

13(多选题|1分)

Linux中下列概念中可以用Unix I/O处理的是（）

:

A . 普通文件

B . 设备文件

C . 目录

D . 套接字

正确答案：ABCD

19

(单选题|1分)

输入输出是针对（）来讲的？

:

A . CPU

B . 主存

C . I/O设备

D . 计算机

正确答案：B

解析：

结对及互评

点评模板：

- 博客中值得学习的或问题：
-
- 代码中值得学习的或问题：
- 

本周结对学习情况

- [20155225](博客链接)
- 结对照片
- 结对学习内容
   - 学习书上第九章内容
   

其他（感悟、思考等，可选）

本周主要学习的是第九章，很多的知识在其他课上有接触过。但这周大多数都是理论知识，所以学习时候主要是靠理解。

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:12小时
• 实际学习时间:12小时
• 改进情况：本周学习的内容较少，所以时间上画的不多

(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