20145311 《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

异常控制流

从一条指令到另外一条指令由诸如跳转、调用和返回真阳一些程序指令造成。
异常控制流发生在计算机系统的各个层次，在硬件层、操作系统层、应用层都可能产生异常
异常位于硬件和操作系统交界的部分
异常是异常控制流的一种形式，一部分是由硬件实现的，一部分是由操作系统实现的
在处理器中，状态变化称为事件
处理器检测到事件时，会通过异常表进行间接过程调用，到一个专门设计用来处理这类事件的操作系统子程序。
系统中为每种类型的异常都分配了一个唯一的非负整数的异常号，一些号码由处理器的设计者分配，其他号码由操作系统内核的设计者分配
异常表的起始地址放在一个叫做异常表基址寄存器的特殊CPU寄存器里
异常处理程序运行在内核模式下，这意味着它们对所有的系统资源都有完全的访问权限
异常可以分为四类：中断（interrupt）、陷阱（trap）、故障（fault）、终止（abort）
中断是异步发生的，是来自处理器外部的I/O设备的信号的结果，其余的异常类型是同步发生的
执行syscall指令会导致一个到异常处理程序的陷阱
从程序员的角度来看，系统调用和普通的函数调用是一样的，然而它们的实现是不同的
故障由错误情况引起，它可能能够被故障处理程序修正，如果处理程序能够修正这个错误情况，它就将控制返回到引起故障的指令
终止时不可恢复的致命错误造成的结果
系统调用是通过一条称为int n的陷阱指令来提供的，其中n可能是IA32异常表中256个条目中任何一个的索引
C程序用syscall函数可以直接调用任何系统调用
所有的到Linux系统调用的参数都是通过通用寄存器而不是栈传递的
进程：一个执行中的程序的实例
进程提供的关键抽象：一个独立的逻辑控制流（PC值的序列）、一个私有的地址空间
异常处理程序、进程、信号处理程序、线程和Java进程都是逻辑流
一个逻辑流的执行在时间上与另一个流重叠，称为并发流
并发的思想与流运行的处理器核数或者计算机数无关
进程从用户模式变为内核模式的唯一方法是通过诸如中断、故障或者陷入系统调用这样的异常
操作系统采用上下文切换的机制来将控制转移到新的进程
程序员应该总是检查错误
父进程与新创建的子进程之间最大的区别在于它们有不同的PID
僵死进程仍然消耗系统的存储器资源
回收子进程：判定等待集合成员、修改默认行为、检查已回收子进程的退出状态、错误条件
子进程回收的顺序是特定的计算机的默认属性，在不同计算机上是非确定行为
只有当出现错误时，例如找不到filename，execve才会返回到调用程序
execve函数在当前上下文中加载并运行一个新的程序，新的程序仍然有相同的PID，并且继承了调用execve函数时已打开的所有文件描述符
Unix信号允许进程中断其他进程
一个信号就是一条小消息，它通知进程系统中发生了一个某种类型的事件
在任何时刻，至多只有一个前台作业和0个或多个后台作业 外壳为每个作业创建一个独立的进程组
不可以用信号来对其他进程中发生的事件计数
信号处理的语义是微妙的，并且随系统不同而不同

代码调试中的问题和解决过程

argv

代码分析

argtest.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include "argv.h"//该函数库中包括freemakeargv.c及makeargv.c函数的调用

int main(int argc, char *argv[])
{
   char delim[] = " \t";//制表符
   int i;
   char **myargv;//见下方解释
   int numtokens;

   if (argc != 2)//如果输入的命令字符个数不等于2，就输出标准错误
   {
        fprintf(stderr, "Usage: %s string\n", argv[0]);
        return 1;
   }
  if ((numtokens = makeargv(argv[1], delim, &myargv)) == -1)
  {
        fprintf(stderr, "Failed to construct an argument array for %s\n", argv[1]);//翻译过来就是无法构造一个参数数组
        return 1;
   }
   printf("The argument array contains:\n");
   for (i = 0; i < numtokens; i++)
        printf("%d:%s\n", i, myargv[i]);
   execvp(myargv[0], myargv);

   return 0;
}

没怎么理解

env

getenv函数

1.获得环境变量值的函数

2.参数是环境变量名name，例如”HOME”或者”PATH”。如果环境变量存在，那么getenv函数会返回环境变量值，即value的首地址；如果环境变量不存在，那么getenv函数返回NULL

setenv函数

1.修改或添加环境变量的函数

2.将name设置成value

pipe

pipe.c

#include    <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include    <unistd.h>

#define oops(m,x)   //当linux系统执行代码遇到问题时，就会报告oops
{ perror(m); exit(x); }

int main(int ac, char **av)
{
    int thepipe[2], newfd,pid;              

    if ( ac != 3 ){//输入的命令长度不等于3
        fprintf(stderr, "usage: pipe cmd1 cmd2\n");
        exit(1);
    }
    if ( pipe( thepipe ) == -1 )    //以下是各种错误
        oops("Cannot get a pipe", 1);

    if ( (pid = fork()) == -1 )
        oops("Cannot fork", 2);

    if ( pid > 0 ){
        close(thepipe[1]);  

        if ( dup2(thepipe[0], 0) == -1 )
            oops("could not redirect stdin",3);

        close(thepipe[0]);
        execlp( av[2], av[2], NULL);
        oops(av[2], 4);
    }

    close(thepipe[0]);      

    if ( dup2(thepipe[1], 1) == -1 )
        oops("could not redirect stdout", 4);

    close(thepipe[1]);
    execlp( av[1], av[1], NULL);
    oops(av[1], 5);
}

testtty.c

write函数

write(int handle,void *buf,int nbyte); 第一个参数是文件描述符，第二个参数是指向一端内存单元的指针，第三个参数是要写入指定文件的字节个数；成功时返回字节个数，否则返回-1。

signal

连续输出五个hello，每两个间隔是两秒

在这期间，每次输入的Ctrl+C都被处理成打印OUCH

多信号处理SIGX打断SIGX的情况

exec1、2、3

这几个exec函数的功能类似，在使用上有几个参数不完全相同，都是执行后跳转到另外的栈帧

forkdemo

这个代码调用两次fork，一共产生四个子进程，所以会打印四个aftre输出。

fork产生子进程，父进程返回子进程pid，不为0，所以输出父进程的那句话，子进程返回0，所以会输出子进程那句话。

先打印进程pid，然后fork创建子进程，父进程返回子进程pid，所以输出parent一句，休眠十秒；子进程返回0，所以输出child与之后一句。

forkgdb

父进程打印是先打印两句，然后休眠一秒，然后打印一句，子进程先打印一句，然后休眠一秒，然后打印两句。并且这两个线程是并发的，所以可以看到在一个线程休眠的那一秒，另一个线程在执行，并且线程之间相互独立互不干扰。

psh

一个自己写的shell

psh2比起psh1多了循环判断，不退出的话就可以一直保持在输入指令，并且对于子程序存在的状态条件。

testbid

输出当前进程pid和当前进程的父进程的pid。

本周代码托管

其他（感悟、思考等，可选）

这周的学习内容还是关于系统级的调用，好多调用感觉还是有点抽象，不能都理解，掌握得不太好，书还是要好好看，学习内容有点多，

各种调用比较繁琐，光靠编译一遍是不行的，还是要通过比较、分析代码以及运行结果来学习众多的调用。

学习进度条

参考资料

• 《深入理解计算机系统V2》学习指导
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