首页 > 其他分享 >《信息安全系统设计与实现》学习笔记4

《信息安全系统设计与实现》学习笔记4

时间:2023-10-01 14:22:23浏览次数:30  
标签:char 调用 文件 int 信息安全 系统 fbuf 笔记 学习

第七章:文件操作

文件操作级别

  • 硬件级别

    • fdisk:将硬盘、U盘或SDC盘分区
    • mkfs:格式化磁盘分区,为系统做好准备
    • fsck:检查和维修系统
    • 碎片整理:压缩文件系统中的文件
  • 操作系统内核中的文件系统函数

    • 每个操作系统内核均可为基本文件操作提供支持

  • 系统调用

    • 用户模式使用系统调用来访问内核函数
  • I/O库函数

    • 系统调用可让用户读/写多个数据块,这些数据块只是一些字节。C语言库提供一系列标准的I/O函数,同时也提高了运行效率

       FILE mode I/O:fopen()、fread();fwrite()、fseek()、fclose()、fflush()
       char mode I/O:getc()、getchar()、ugetc()、putc()、putchar()
       line mode I/O:gets()、fgets()、puts()、fputs()
       formatted I/O:scanf()、fscanf()、sscanf()、printf()、fprintf()、sprintf()
      
  • 用户命令:用户可以使用Unix/Linux命令来执行文件操作,而不是编写程序

    mkdir,rmdir,cd,pwd,ls,link,unlink,rm,cat,cp,mv,chmod,etc
    
  • sh脚本

文件I/O操作

  • 1.用户模式下的程序执行操作
    FILE *fp = fopen("file","r");or FILE *fp = fopen("file","w");

  • 2.fopen在用户(heap)空间中创建一个FILE结构体,向内核中的kopen()发出一个fd = open("file",flags = READ or WRITE)系统调用,构建一个Opentable表示打开文件实例。成功后,fp会指向FILE结构体.

  • 3.fread(ubuf,size,nitem,fp)`:将nitem个size字节读取到ubuf上,通过:

    • 若数据足够,则返回、
    • 如果fbuf没有更多数据,则执行(4a)
  • (4a).发出read(fd,fbuf,BLKSIZE)系统调用,将文件从内核读取到fbuf,然后将数据复制到ubuf上,直到数据足够或者文件无更多数据可复制

  • (4b).fwrite(ubuf,size,nitem,fp):将数据从ubuf复制到fbuf

    • 若(fbuf有空间):将数据复制到fbuf上,并返回
    • 若(fbuf已满):发出write(fd,fbuf,BLKSIZE)系统调用,将数据块写入内核,然后再次写入fbuf
  • 5.内核中的文件系统函数:
    假设非特殊文件的read(fd,fbuf[],BLKSIZE)系统调用。

  • 6.read()系统调用中,fd是一个打开的文件描述符,指向一个表示打开文件的OpenTable

  • 7.OpenTable包含文件的打开模式、一个指向内存中文件INODE的指针和读/写文件当前字节偏移量

    • 计算逻辑块编号1bk
    • 通过INODE.i_block[ ]数组将逻辑块编号转换为物理块编号blk
  • 8.Minode包含文件的内存INODE

  • 9.为了提高磁盘I/O效率,操作内核通常会使用一组I/O缓冲区作为高速缓存

  • (9a).对于read(fd, buf, BLKSIZE)系统调用,要确定所需的(dev,blk)编号,然后查询I/O缓冲区高速缓存

  • (9b).对于write(fd, fbuf, BLKSIZE)系统调用,要确定需要的(dev,blk)编号,然后查询I/O缓冲区高速缓存

  • 10.设备I/O:I/O缓冲区上的物理IO最终会仔细检查设备驱动程序,设备驱动程序由上半部分的start_io()和下半部分的磁盘中断处理程序组成

低级别文件操作

  • 分区
    • 一个块存储设备,如硬盘、U盘、SD卡等,可以分为几个逻辑单元,称为分区。分区表位于第一个扇区的字节偏移446(0x1BE)处,成为设备的主引导记录(MBR)。每一个扩展分区的第一个扇区是一个本地MBR
  • 格式化分区
    • 为了存储文件,必须先为特定的文件系统准备好分区,该操作成为格式化磁盘或磁盘分区。在Linux中,称为mkfs,表示Make文件系统。Linux支持多种不同类型的文件系统。
  • 挂载分区

EXT2文件系统简介

  • Linux一直使用EXT2作为默认文件系统,EXT3是EXT2的扩展,增加的主要是一个日志文件,EXT4是EXT3的扩展,增加了磁盘块的分配

  • EXT2文件系统数据结构

    • 创建一个包含简单EXT2文件系统的虚拟盘

      dd if=/dev/zero of=mydisk bs=1024 count=1440
      mke2fs -b 1024 mydisk 1440
      

      Block#0:引导块,文件系统不使用它,用于容纳从磁盘引导操作系统的引导程序

  • 超级块

    • Block#1:超级块,用于容纳关于整个文件系统的信息。
  • 块组描述符

    • Block#2:块组描述符块,EXT2将磁盘分成几个组(每组8192块),每组用一个块组描述符结构体描述
  • 位图

    • Block#8:块位图,用来表示某种项的位序列
    • Block#9:索引节点位图,用来代表一个文件的数据结构
  • 索引节点

    • Block#10:索引节点,每个文件都用一个128字节(EXT4的是256字节)的独特索引节点结构体表示

第八章:使用系统调用进行文件操作

系统调用

  • 在操作系统中,以内核模式和用户模式运行,简称Kmode和Umode,syscall,是一种允许进程进入Kmode以执行Umode不允许操作的机制。

  • 系统调用手册页

     man 2 stat
     man 2 open
     man 2 read
    
  • 使用系统调用进行文件操作

    mkdir、chdir、getcwd系统调用

     #include<stdio.h>
     #include<errno.h>
     int main()
     {
         char buf[256],*s;
         int r;
         r = mkdir("newdir",0766);	//mkdir syscall
         if(r<0)
             printf("error=%d : %s\n",errno,strerror(errno));
         r = chdir("newdir");	//cd into newdir
         s = getcwd(buf,256);	//get CWD string int buf[]
         printf("CWD = %s\n",s);
     }
    

    该程序发出一个mkdir()系统调用来创建新目录

常用的系统调用

  • open:打开一个文件进行读、写、追加

     int open(char *file, int flags, int mode);
    
  • close:关闭打开的文件描述符

     int close(int fd);
    
  • read:读取打开的文件描述符

     int read(int fd, char buf[], int count);
    
  • write:写入打开的文件描述符

     int write(int fd, char buf[], int count);
    
  • dup:将文件描述符复制到可用的最小描述符编号中

     int dup(int oldfd);
    
  • dup2:将oldfd复制到newfd中,如果文件链接数为0,则删除文件

     int dup2(int oldfd, int newfd);
    
  • link:将新文件硬链接到旧文件

     int link(char *oldPath, char *newPath);
    
  • unlink:取消某个文件的链接;如果文件链接数为0,则删除文件

     int unlink(char *pathname);
    
  • symlink:创建一个符号链接

     int symlink(char *target, char *newpath);
    
  • readlink:读取符号链接文件的内容

     int readlink(char *path, char *buf, int bufsize);
    
  • umask:设置文件创建掩码;文件权限为(mask & ~umask)

     int umask(int umask);
    
  • mknod:创建特殊文件

     int mknod(char *path,int mode,int device)
    

链接文件

  • 硬链接文件

    • 命令:ln oldpath newpath
    • 对应系统调用:link(char *oldpath,char *newpath)
    • 减少文件链接数:unlink(char *pathname)
  • 符号链接文件

    • 命令:ln -s oldpath newpath
    • 对应系统调用:symlink(char *oldpath,char *newpath)

stat系统调用

  • stat文件状态

  • stat结构体

    • st_size使用字节表示的文件大小
    • st_block值是使用512字节表示的文件大小
    • 并非所有的Linux文件系统都能实现所有的时间字段
  • stat与文件索引节点

    • 每个文件都有一个独有的索引节点数据结构,包含文件的所有信息
    • 每个索引节点在存储设备上都有唯一的索引节点编号(ino)。每个设备都由一对(主,次)设备号标识,例如0x0302表示/dev/hda2,0x0803表示/dev/sda等
  • 文件类型与权限

    • st_mode的类型是一个u16类型
      • 前四位:表示文件类型
      • 接下来的三位:表示文件的特殊用法
      • 剩余九位:文件保护权限位
  • opendir-readdir函数

    • 目录也是一个文件,我们应该像其他文件一个打开一个READ目录,然后读取和显示它的内容。
  • readlink函数

    • 读取符号链接文件的内容,必须使用readlink系统调用,即:int readlink(char *pathname,char buf[],int bufsize);将符号连接文件的内容复制到buf中,并将世纪复制的字节返回。
  • ls程序

  • open-close-lseek系统调用

    • open:打开一个文件,读、写、追加
    • close:关闭打开的文件描述符
    • read:读取打开的文件描述符
    • write:写入
    • lseek:将文件描述符的字节偏移量重新定位为偏移量
    • umask:设置文件创建掩码;

苏格拉底挑战

文件I/O操作的苏格拉底挑战

stat结构体的苏格拉底挑战

遇到的问题

问题:文件的读取和写入操作过程中,如何处理异常和错误?

解决方法:问gpt

gpt的回答

标签:char,调用,文件,int,信息安全,系统,fbuf,笔记,学习
From: https://www.cnblogs.com/wjdnmx/p/17738671.html

相关文章

  • 2023-2024-1 20231419 《计算机基础与程序设计》第一周学习总结
    2023-2024-120231419《计算机基础与程序设计》第一周学习总结作业信息这个作业属于哪个课程https://edu.cnblogs.com/campus/besti/2023-2024-1-CFAP这个作业要求在哪里https://www.cnblogs.com/rocedu/p/9577842.html#WEEK01这个作业的目标快速浏览一遍教材,并......
  • C/C++学习 -- 流加密算法(RC4算法)
    在信息安全领域,加密算法扮演着至关重要的角色。其中,RC4算法是一种广泛使用的流密码算法,用于数据的保密性和机密性。本文将深入探讨RC4算法的概述、特点、原理,以及提供C语言和C++语言实现RC4算法的代码案例。一、RC4算法概述RC4算法,又称RivestCipher4或Ron'sCode4,是一种流密码(St......
  • VisionPro学习笔记(4)——PatInspect
    如果需要了解其他图像处理的文章,请移步小编的GitHub地址传送门:请点击我如果点击有误:https://github.com/LeBron-Jian/ComputerVisionPracticeVisionPro有很多的示例和算子,这里再展示一个最新出的算子PatInspectTool。我自己的笔记不会按照顺序一一展示出来的,也......
  • 2023-2024-1 20211306 密码系统设计与实现课程学习笔记4
    20211306密码系统设计与实现课程学习笔记4任务详情自学教材第7,8章,提交学习笔记知识点归纳以及自己最有收获的内容,选择至少2个知识点利用chatgpt等工具进行苏格拉底挑战,并提交过程截图,提示过程参考下面内容“我在学***X知识点,请你以苏格拉底的方式对我进行提问,一次一个问......
  • 学习笔记4
    学习笔记4@目录学习笔记4一、第七章学习笔记及操作截图1.五个级别2.文件I/O操作3.低级别文件操作4.EXT2文件系统二.第七章部分代码/操作截图三.第八章学习笔记及操作截图1.系统调用2.链接文件3.stat系统调用四.第八章部分代码/操作截图二、苏格拉底检验问题一问题二课程:《Linux......
  • 2023-2024-1 学号20231318《计算机基础与程序设计》第一周学习总结
    作业信息作业链接这个作业属于哪个课程2022-2023-1-计算机基础与程序设计这个作业的要求在哪里2023-202341计算机基础与程序设计第一周作业这个作业的目标作业正文2023-2024-1学号20231318《计算机基础与程序设计》第一周学习总结教材学习内容总结快......
  • 【机器学习 | 数据预处理】 提升模型性能,优化特征表达:数据标准化和归一化的数值处理技
    ......
  • 学期(如2023-2024-1) 20231410刘珈岐 《计算机基础与程序设计》第1周学习总结
    #学期(如2023-2024-1)学号(20231410)刘珈岐《计算机基础与程序设计》第1周学习总结##作业信息|这个作业属于哪个课程|<https://edu.cnblogs.com/campus/besti/2023-2024-1-CFAP>||-- |-- ||这个作业要求在哪里|<https://www.cnblogs.com/rocedu/p/9577842.html#WEEK01>||这个作......
  • 【Nginx23】Nginx学习:响应头与Map变量操作
    Nginx学习:响应头与Map变量操作响应头是非常重要的内容,浏览器或者客户端有很多东西可能都是根据响应头来进行判断操作的,比如说最典型的Content-Type,之前我们也演示过,直接设置一个空的types然后指定默认的数据类型的值,所有的请求浏览器都会直接下载。另外,我们现在在做前后分离的......
  • 2023-2024-1 20231405 《计算机基础与程序设计》 第一周学习总结
    2023-2024-120231405《计算机基础与程序设计》第一周学习总结作业信息作业属于哪个课程https://edu.cnblogs.com/campus/besti/2023-2024-1-CFAP作业要求在哪里https://edu.cnblogs.com/campus/besti/2023-2024-1-CFAP/homework/13009作业的目标快速浏览教材《......