概论-2

左手的ㄟ右手 2022-03-21 13:12 118阅读 0赞

设备控制器：硬件，控制1到多个设备，接收cpu发来的命令，控制设备工作。  
与设备的接口（可多个）：数据线，状态线，控制线，普通信号线，这三线用于设备和控制器通信  
与处理机接口：数据线，地址线，控制线，这是总线，数据线连数据寄存器和状态寄存器  
含寄存器存放命令和参数，含命令译码器，含数据寄存器（数据总线cpu与控制器传数据），含状态寄存器（记设备状态），缓冲器等。  
I/O通道：硬件，通道程序（io指令组成的程序）  
cpu的任务交给通道，cpu向通道发命令，通道执行某通道程序，通道完成后发中断。通道是特殊处理机，你可以认为多了几个cpu了，特殊（它只能执行io指令，cpu什么指令都能执行）  
单通道：一通道多控制器和一控制器多设备， 设备占用了控制器和通道，导致其他共享这两者的设备无法运行  
多通道：在单通道基础上，控制器也可以挂在多通道上，设备也可以挂在多控制器上  
io控制方式：  
程序io（不用），cpu在循环测试  
中断：比如数据已经读到控制器的寄存器了，控制器发出中断，中断处理程序里取数据到内存  
DMA（直接内存访问）：基于中断，块设备不能这样搞了（每个字节都等到中断处理程序里来取），设备能不能访问内存（直接把数据送入内存），linux的bio指定了内存页的片段（页高速缓存），io请求会直接将数据送入指定内存区域，完成后再发一次中断（页高速缓存有数据了，是不是要唤醒某进程了）  
I/O通道：bio读的是物理连续的磁盘区域，那么读多个物理不连续区域到内存后再通知cpu呢，考虑用通道执行通道程序  
软件：  
设备独立性软件：高层软件，设备命名，保护，分配，释放，高速缓存中查找，类似vfs，逻辑设备名到物理设备名（程序是请求某逻辑设备的，程序请求打印机，转换成打印机3）  
驱动（含中断处理程序）：低层软件，将上层软件的io请求转换为具体要求发给控制器，文件系统逻辑块号转为扇区号  
分配设备，再分配控制器，再分配通道，全分配好设备分配成功。  
磁盘：盘面，磁道，扇区（每个磁道上扇区数相同），第5盘面第88磁道第22扇区这样定位，内密外疏，每个盘面都有一个磁头  
寻道时间（磁头直线移动），旋转延迟时间（扇区移到磁头下），传输时间  
预读，延迟写

文件系统：  
open：不打开每次都要拿着文件路径去确定文件，打开后file能指向inode

磁盘块=文件系统(逻辑)块：对于文件系统来讲，磁盘并非是三维的，而是一维线性的，如我（文件系统）要读取8033223磁盘块数据，磁盘驱动会转换磁盘块号为盘面/磁道/扇区（多个）  
vfs的inode：这是内存中按需创建的，各种文件系统都一样，ext2( 3/4一样）的ext2\_inode:存于磁盘上的，不同文件系统不一样，甚至fat这样的都没有  
file block number，给出一个文件偏移fbn就是确定的，但fbn怎么转换为磁盘块号呢，这要依靠具体的文件系统，文件系统需要在文件元数据结构内存储(fbn-磁盘块号映射)  
inode 和 ext2\_inode都有i\_blocks表明文件占用磁盘块数，但ext2\_inode还有i\_block数组（长度为15，\[0,11\]存放fbn为\[0,11\]的磁盘块号，12，13,14 用作一级，二级，三级映射，就是12放的磁盘块号所对应磁盘存放接下来的映射）  
逻辑磁盘=卷=分区，每个可以单独格式化和使用，供文件系统分配空间，如磁盘分为C D E F 四个卷

对文件的外存分配：  
1 连续分配（文件的磁盘块都是连续的，那么fbn加个偏移就可能得到磁盘块号，不怎么用）  
2 链接分配  
隐式：每个磁盘块含下个磁盘块指针，我要找fbn为5对应的磁盘块，每个读取找下一个，太慢  
显式：整个磁盘有张表，表项(磁盘块A-磁盘块A的下一块)，文件元数据记录起始磁盘块，表放内存查找。FAT(File Allocation Table ),像windows的fat文件系统这样用。  
3 索引分配：ext2就是混合索引分配，假设一个磁盘块1k，磁盘块号4字节，i\_block\[12\]可放256个块号，寻找fbn为13对应的磁盘块号，为i\_block\[12\]对应的磁盘块内偏移为4到7的四个字节

存储空间管理：现在我们文件扩容，需要一个新的磁盘块，从哪里找  
空闲表法：表项（磁盘块号-连续空闲的块数），表明了多个空闲的区间  
空闲链表法：磁盘所有空闲块链在一起或者磁盘所有空闲盘区（多个连续块）链在一起  
位示图：一位代表一块是否空闲。  
成组链接法：unix使用，[https://blog.csdn.net/ajay666/article/details/73569654][https_blog.csdn.net_ajay666_article_details_73569654] 看下如何分配其中三个盘块

文件共享：多用户（进程）在自己的目录下都可访问同一文件。  
软硬链接实现文件共享，(符号)软链接强力在共享范围大，路径可指向任何计算机的文件，但需新建一个文件（inode），文件很小存放路径，每次读目标文件都要多级目录查找  
undo redo，checkpoint，互斥共享锁等实现事务

操作系统接口  
用户接口（联机: 命令行，批命令如shell 脱机：用户不能与计算机（自己的作业）交互，批处理作业，jcl）  
命令解释程序：如shell：根据命令找到相应的处理程序，若为外部命令需外存调入处理程序。  
程序接口 系统调用 cpu的两种状态如下  
系统态（核心态或管态）：此时运行的指令为特权指令，内存访问不受限。  
用户态（目态）：此时运行的指令为非特权指令，只能访问用户空间  
系统调用可嵌套，linux使用128号软中断(内中断，异常)陷入内核

加密：加密算法E，加密密钥e，解密算法K，解密密钥k  
对称：加密密钥和解密密钥相同或可通过加密密钥容易推断出解密密钥，DES（同密钥）  
非对称：两者不同，难以互相推断，可公开一个密钥，Ee加密，Kk解密，也可以Kk加密，Ee解密，所以这两个密钥可公开任意一个，公开的那个叫公钥，RSA  
易位法，置换法（一个字符替代另一个字符），两者混合  
数字签名：发送者不能抵赖，接受者不能伪造且能核实是发送者签的  
在非对称加密中，所有人都可以用公开的那个加密，某个人用私钥解密  
在简单数字签名中，某个人用私钥加密，所有人都可公钥解密，所有人都能看到你的签名  
保密数字签名：A和a一对，B和b一对，某个人用私钥a加密后，再公钥B加密，接受方先私钥b解密，再公钥A解密  
数字证书：简单数字签名中，我本地存有A的公钥，B换成自己的公钥，B用自己的私钥加密，我再用B的公钥解密，我以为是A签名了，其实是B伪造A签名了，怎么办？  
请A去CA申请个数字证书，数字证书含A的信息和用于校验A签名的公钥，然后CA用自己的私钥加个密，A每次签名的时候把数字证书也传过来，我接到后问CA要公钥解密数字证书，得到A的信息和公钥，用公钥校验是否是A的签名。

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