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

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

目录


一、教材学习内容总结


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
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  • 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)
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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
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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
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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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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


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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以上是关于2018-2019-1 20165226 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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