2018-2019-1 20165226 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

Posted 2021-01-24 musea

2018-2019-1 20165226 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

目录

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• 一、教材学习内容总结
• 二、练习
• 三、代码托管与统计
• 四、学习进度条
• 五、参考资料

一、教材学习内容总结

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虚拟内存

• 虚拟内存重要性（为什么需要程序员理解它？）：
  • 虚拟存储器是核心的
  • 虚拟存储器是强大的
  • 虚拟存储器是危险的。
• 虚拟存储器提供的的三个重要能力：
  • 它的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。

物理和虚拟寻址

• 物理寻址（PA）：主存中每个字节都有唯一的物理地址；依靠此来寻址，就叫做物理寻址
  

• 虚拟寻址（VA）：CPU生成一个虚拟地址然后用这个地址访问主存，这个虚拟地址在送到存储器之前先被转换成适当的物理地址（这个过程叫做地址翻译）
  

地址空间

• 是一个非负整数地址的有序集合

虚拟内存作为缓存的工具

• VM系统将虚拟内存分割为虚拟页，每个虚拟页大小为P=2^p字节。
• 物理存储被分割为物理页，大小也为P字节。
• 任意时刻，虚拟页面的集合都被分为三个不相交的子集：
  • 未分配的：VM系统还没分配（创建）的页，不占用任何磁盘空间。
  • 缓存的：当前缓存在物理存储器中的已分配页。
  • 未缓存的：没有缓存在物理存储器中的已分配页。

页表

• 将虚拟页映射到物理页。每次地址翻译硬件将一个虚拟地址转换为物理地址时都会读取页表
• 页表是一个页表条目
  

缺页

• DRAM缓存不命中称为缺页
• 在磁盘和内存之间传送页的活动叫做交换或者页面调度
• 页从磁盘换入DRAM和从DRAM换出磁盘；一直等待到不命中发生的时候才换入页面；这种策略被称为按需页面调度

地址翻译

• 地址翻译是一个N元素的虚拟地址空间（VAS）中的一个元素和一个M元素的物理地址空间(PAS）之间的映射
• 所需符号
  

利用TLB加速地址翻译

• CPU产生一个虚拟地址
  • MMU从TLB中取出相应的PTE
  • MMU将这个虚拟地址翻译成一个物理地址，并且将它发送到高速缓存/主存
  • 高速缓存/主存将所请求的数据字返回给CPU

研究：Intel Core i7/Linux存储器系统

linux将虚拟存储器组织成一些区域（也叫做段）的集合。一个区域就是已经存在的（已分配的）虚拟存储器的连续片

• 一个具体区域的区域结构：
  • vm _start:指向这个区域的起始处；
  • vm _end:指向这个区域的结束处；
  • vm _prot:描述这个区域内所包含的所有页的读写许可权限；
  • vm _fags:描述这个区域内的页面是与其他进程共享的，还是这个进程私有的，等等；
  • vm _next:指向链表的下一个结构。
• Linux缺页异常处理：
  • 看虚拟地址A是否合法？
  • 看试图进行的内存访问是否合法？
  • 处理缺页

内存映射

Linux通过将一个虚拟存储器区域与一个磁盘上的对象关联起来，以初始化这个虚拟存储器区域的内容的过程，这个过程称为内存映射。

对象

• Unix文件系统中的普通文件
• 匿名文件（全都是二进制0）

再看fork函数
fork函数被当前进程调用时，它创建了当前进程的mm_struct、区域结构和页表的原样拷贝。它将两个进程中的每个页面都为标记只读，并将两个进程中的每个区域结构都标记为私有的写时拷贝。

再看execve函数
使用execve函数将a.out程序加载到内存

• 动态存储器分配

当运行时需要额外虚拟存储器时，使用动态存储器分配器维护一个进程的虚拟存储器区域。

• 系统调用malloc函数，从堆中分配块
• 系统调用free函数来释放已分配的堆块
• 实现一个简单的分配器
  • 通用分配器设计
  • 操作空闲链表的基本常数和宏
  • 创建初始空闲链表
  • 释放和合并块
  • 分配块

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二、练习

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• 实现mypwd

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三、代码托管与统计

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代码托管

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四、学习进度条

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	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	87/87	2/2	20/20
第二周	71/158	1/3	12/32
第三周	100/258	2/5	13/45
第四周	3265/9750	2/7	15/60
第五周	282/9786	1/8	8/68
第六周	1980/13996	2/10	8/76
第七周	488/14484	1/11	8/84
第八周	175/15044	3/14	8/92
第九周	6400/278403	2/16	10/102

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:8小时

• 实际学习时间:10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)

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五、参考资料

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• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
• Linux 基础入门（新版）_Linux_实验楼 - 实验楼
• Linux驱动Invalid module format错误解决 - 阿里云

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