2017-2018-1 20155339 《信息安全系统设计基础》第8周学习总结

教材学习内容总结

第十一章

每个网络应用都是基于客户端-服务器模型。
客户端和服务器的基本操作是事务。
一个客户端-服务器的事务由四步组成：
1.当一个客户端需要服务时，它向服务器发送一个请求，发起一个事务；
2.服务器收到请求后解释它，并以适当的方式解释它；
3.服务器给客户端发送一个响应，并等待下一个请求；
4.客户端收到相应并处理它。
对主机而，网络只是一种I/O设备。
物理上而言网络是一个按照地理远近组成的层次系统。最低层是LAN（局域网），最流行的局域网技术是以太网。
一个以太网段包括一些电缆和集线器。
使用一些电缆和网桥，多个以太网连接成的较大局域网称为桥接以太网。
多个不兼容的局域网通过路由器的特殊件算计连接起来，组成Internet。
每台因特网主机上都运行实现TCP/IP协议。
把因特网看成世界范围的主机集合，满足以下特性：
1.主机集合被映射为一组32位的IP地址。
2.这组IP地址被映射为一组称为因特网域名的标识符。
3.因特网主机上的进程能够通过连接和任何其他主机上的进程。
IP地址就是一个32位无符号整数，网络字节顺序为大端字节法。
因特网客户端和服务器通过在连接上发送和接收字节流来通信。
套接字接口是一组函数，与Unix I/O函数结合起来，用以创建网络应用。
从Linux内核的角度看，一个套接字就是通信的一个端点。从Linux程序的角度来看，套接字就是一个有相应描述符的打开文件。
服务器和客户端使用socket函数创建套接字描述符。
客户端调用connect函数来建立和服务器的连接。
套接字函数：bind、listen和accept，服务器用她们来和客户端建立连接。
bind函数将addr中的服务器套接字地址和套接字描述符sockfd连接起来。
listen函数：监听函数。
accept函数：服务器等待来自客户端的请求。
HTTP：Web 客户端和服务器之间交互时用的一个基于文本的应用级协议。
HTTP 是一个简单的协议。
磁盘文件称为静态内容，返回文件给客户端的过程称为服务静态内容。
运行可执行文件是产生的输出称为动态内容，运行程序并返回他的输出到客户端的过程称为服务动态内容。

第十二章

如果逻辑控制流在时间上重叠，那么他们就是并发的，出现在计算机系统的许多不同层面上。
应用级并发在以下情况中发挥作用：
1.访问慢速I/O设备。
2.与人交互。
3.通过推迟工作以降低延迟。
4.服务多个网络客户端。
5.在多核机器上进行并行计算。
使用应用级并发的应用程序称为并发程序。现代操作系统提供了三种基本的构造并发程序的方法，如下：
1.进程。
2.I/O多路复用。
3.线程。
构造并发程序最简单的方法就是使用进程，使用像fork、exec和waitpid这样的函数。
一个构造并发服务器的自然方法就是，在父进程中接收客户端连接请求，然后创建一个新的子进程来为每个新客户提供服务。
通常服务器会运行很长的时间，所以我们必须要包括一个 SIGCHLD 处理程序，来回收僵死 (zombie) 子进程的资源。
父子进程必须关闭它们各自的 connfd 拷贝。父进程必须关闭它的已连接描述符，以避免存储器泄漏。直到父子进程的 connfd 都关闭了，到客户端的连接才会终止。
在父子进程之间共享状态信息，通过共享文件表，但是不共享用户地址空间。
I/O 多路复用(I/O multiplexing) 技术：基本的思路就是使用 select 函数，要求内核挂起进程，只有在一个或多个I/O事件发生后，才将控制返回给应用程序。
使用select函数，要求内核挂起进程，只有在一个或多个I/O事件发生后，才将控制返回给应用程序。
服务器使用I/O多路复用，借助 select 函数检测输入事件的发生。服务器调用 select 函数来检测两种不同类型的输人事件:
1.来自一个新的客户端的连接请求到达
2.一个己存在的客户端的己连接描述符准备好可以读了。
一个状态机 (state machine) 就是一组状态 (state)、输入事件(input event) 和转移(transition)，其中转移是将状态和输入事件映射到状态。
自循环(self-loop) 就是同一输入和输出状态之间的转移。
相比之下，基于进程的设计给了程序员更多的对进程行为的控制，运行在单一进程上下文中，每个逻辑流都能访问全部的地址空间，在流之间共享数据就变得很容易。
缺点：编码复杂。伴随着并发粒度的减小，复杂性还会上升。粒度是指每个逻辑流每个时间片执行的指令数量。
线程：是运行在进程上下文中的逻辑流，由内核自动调度，有自己的线程上下文，包括一个唯一的整数线程ID，栈、栈指针、程序计数器、通用目的寄存器和条件码。所有运行在一个进程里的线程共享该进程的整个虚拟地址空间。
基于线程的逻辑流结合了基于进程和基于 I/O 多路复用的流的特性。
线程由内核自动调度，并且内核通过一个整数 ID 来识别线程。
每个进程开始生命周期时都是单一线程（主线程）。
Posix 线程 (Pthreads) 是在 C 程序中处理线程的一个标准接口。Pthreads定义了大约 60 个函数，允许程序创建、杀死和回收线程，与对等线程安全地共享数据，还可以通知对等线程系统状态的变化。
线程的代码和本地数据被封装在一个线程例程(thread routine) 中。
创建线程：pthread_create 函数创建一个新的线程，并带着一个输入变量arg，在新线程的上下文中运行线程例程f。能用attr参数来改变新创建线程的默认属性。当该函数返回时，参数 tid包含新创建线程的ID。新线程可以通过调用 pthreadself 函数来获得它自己的线程 ID。
终止线程：一个线程是通过以下方式之一来终止的。
1.当顶层的线程例程返回时，线程会隐式地终止。
2.通过调用 pthreadexit 函数，线程会显式地终止。如果主线程调用 pthreadexit , 它会等待所有其他对等线程终止，然后再终止主线程和整个进程，返回值为 thread_return。
回收已终止的线程资源：线程通过调用 pthread_ join 函数等待其他线程终止。pthread _ join函数会阻塞，直到线程tid终止，回收已终止线程占用的所有存储器资源。pthread _join函数只能等待一个指定的线程终止。 int pthread_join(pthread_t tid,void **thread_return); 成功则返回0，出错则为非零。
分离线程：在任何一个时间点上，线程是可结合的 (joinable) 或者是分离的。一个可结合的线程能够被其他线程收回其资源和杀死，在被回收之前，它的存储器资源是没有被释放的。int pthread_deacth(pthread_t tid);
初始化线程:pthread_once 函数允许初始化与线程例程相关的状态。

pthread_once_t once_control=PTHREAD_ONCE_INIT;  
int pthread_once(pthread_once_t *once_control,void (*init_routine)(void));

总是返回0.

一个变量是共享的，当且仅当多个线程引用这个变量的某个实例。
每个线程都有自己独立的线程上下文，包括一个唯一的整数线程ID，栈、栈指针、程序计数器、通用目的寄存器和条件码。
全局变量：定义在函数之外的变量，虚拟存储器的读/写区域只会包含每个全局变量的一个实例。
本地自动变量：定义在函数内部但是没有static属性的变量。
本地静态变量：定义在函数内部并有static属性的变量。
一个变量v是共享的，当且仅当变量的一个实例被一个以上的线程引用。
信号量s是具有非负整数值的全局变量，只有两种特殊的操作来处理，这两种操作称为P和V。
1.P(s)：如果s是非零的，那么P将s减一，并且立即返回。如果s为零，那么就挂起这个线程，直到s变为非零。
2.V(s)：将s加一，如果有任何线程阻塞在P操作等待s变为非零，那么V操作会重启线程中的一个，然后该线程将s减一，完成他的P操作。
一个线函数被称为是线性安全的，当且仅当被多个并发线程反复的调用时，它会一直产生正确的结果。
显式可重入的：所有函数参数都是传值传递，没有指针，并且所有的数据引用都是本地的自动栈变量，没有引用静态或全剧变量。
隐式可重入的：调用线程小心的传递指向非共享数据的指针。
当一个程序的正确性依赖于一个线程要在另一个线程到达y点之前到达他的控制流x点时，就会发生竞争。
消除竞争的方法：动态的为每个整数ID分配一个独立的块，并且传递给线程例程一个指向这个块的指针
死锁：一组线程被阻塞了，等待一个永远也不会为真的条件。

实践

学习这两章，我实践了课后的daytime服务器分别用多进程和多线程实现成并发服务器并测试。
步骤见另一篇博客，结果如下
多进程：
-- 服务器

-- 客户端一

-- 客户端二

多进程：
-- 服务器

-- 客户端一号

-- 客户端二号

代码调试中的问题和解决过程

问题1：出现下图所示问题
问题1解决方案：编译时加上-lpthread来，就解决了。

代码托管

上周考试错题总结

1、有关gdb调试汇编，下面说法正确的是（）
A .可以用disas反汇编当前函数
B .以16进制形式打印%rax中内容的命令是 print /x $rax
C .可以用info registers查看所有寄存器的值
D .可以用info frame 查看所有栈帧的信息
E .可以使用up，down切换栈帧
正确答案： A B C E
7、假设用ADD指令完成C表达式t=a+b的功能，有关条件码寄存器的说法正确的是（）
A .若t0 ，则ZF=1
B .若t<0, 则CF=1
C .若t<0, 则SF=1
D .若（a<0b<0）&&(t<0 != a<0), 则OF=1
E .若（a<0==b<0）&&(t<0 != a<0), 则CF=1
F .leaq指令不影响条件码寄存器
G .cmp指令不影响条件码寄存器
正确答案： A D F
9、对于下面的值，有关算术运算的指令正确的是（）

Image 1.png
A .addq %rcx,(%rax), 目的地址是0x100
B .addq %rcx,(%rax), 目的地址的内容是0x100
C .subq %rdx, 8(%rax) 的值是0xA8
D .incq 16(%rax)值是12
正确答案： A B C

11、以下代码是将void decode1(long *xp, long *yp, long *zp)反汇编的结果，下面说法正确的是（）

A .从汇编代码看出，decode1的参数先入栈的是zp
B .从汇编代码看出，decode1的参数先入栈的是xp
C .函数功能等价于 t=x; x=y; y=z; z=t;
D .函数功能等价于 x=y; y=z; z=x;
正确答案： C

16、
( 多选题 | 1 分)

对于图中内存地址和寄存器的值，下面说法正确的是（）

Image 5.png
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

21、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
Linux信号处理说法正确的是（）
A .
可以用signal()处理信号
B .
一个信号最多只能被接收一次
C .
kill(1)用来杀死进程
D .
kill(1)用来发送信号
E .
可以通过键盘发送信号
F .
可以用sigaction()处理信号
正确答案：A B D E F
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
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
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
有关异常，下面说法正确的是（）
A .
系统中的异常由异常名唯一确定
B .
异常表中存放的是异常处理程序
C .
异常表的起始地址存放在异常表基址寄存器中
D .
异常处理程序运行在内核模式下
正确答案：C D
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

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

- [20155306](https://home.cnblogs.com/u/0831j/)
- 结对照片
- 结对学习内容
    第十一、十二章

其他（感悟、思考等，可选）

学习效率依旧较低。

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）
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
第五周	300/1300	2/9	30/90
第六周	706/2006	1/10	50+/140+
第七周	838/2838	1/11	23/163
第八周	150/3088	2/13	40/203

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:20小时
实际学习时间:40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