环形缓冲区设计文档
目录 1．任务概述 (3) 1.1 任务描述 (3) 1.2 功能需求 (3) 1.3 开发环境及工具 (3) 2．总体设计 (3) 2.1 基本设计概念和处理流程 (3) 2.2 循环缓冲区数据变化过程及读写指针变化过程 (4) 2.3 系统流程图 (6) 3．数据结构设计 (7) 4．接口设计 (8) 5．测试用例 (10) 6．修订记录 (10)
1．任务概述 1.1 任务描述 环形缓冲区设计。环形缓冲区是嵌入式系统中一种常见的重要的数据结构。主要用于生产者——消费者环境。生产者往缓冲区中生产数据，消费者从缓冲区中消费数据。 本设计缓冲区有一个读指针和一个写指针。读指针指向环形缓冲区中可读的数据，写指针指向环形缓冲区中可写的数据。通过移动读指针和写指针实现缓冲区的数据读取和写入。 1.2 功能需求 环形缓冲区的读用户（消费者）仅仅影响读指针，写用户（生产者）仅仅会影响写指针。 当仅仅有一个读用户和一个写用户，那么不需要互斥保护机制就可保证数据的正确性。但当有多个读写用户是，需要有相应的互斥保护机制来确保缓冲区的互斥访问及数据的安全性。 1.3 开发环境及工具 编辑工具：Source Insight 编译及运行系统环境：linux操作系统 2．总体设计 2.1 基本设计概念和处理流程 本设计主要是通过读写指针的移动来实现缓冲区的环形化。环形缓冲区与传统缓冲区相比缓冲区的利用率更高。 缓冲区的大小是手动输入的，即大小可变。缓冲区的读写位置是通过基地址加偏移量来计算的，偏移量即为读写指针的值。 互斥访问存在于多个读用户或者多个写用户之间；读写线程之间本应该是不存在互斥关系的，但因为读写数据的大小是手动输入的，所以本设计在读写线程之间设计了一个终端访问互斥量。 对于写缓冲区用户线程来说，线程的正常结束有两种可能，一种是源文件读到末尾；另一种是等待超时；但正常情况下一般都是第一种情况。读缓冲区用户来说，线程的正常结束只有等待超时，因为此时可能写缓冲线程已经结束，缓冲区长时间处于为空的状态下。 等待分写缓冲区线程等待和读缓冲区线程等待。当缓冲区满的时候，写缓冲线程就会阻塞，等待缓冲区可写的条件信号的发生。当缓冲区空的时候，读缓冲线程就会阻塞，等待缓冲区可读的条件信号的发生。 写缓冲线程在每写一次数据到缓冲区之后，都会发送一次缓冲区可读的条件信号，读缓冲线程在每从缓冲区读一次数据之后，都会发送一次缓冲区可写的条件信号。 主程序将会在所有子线程结束之后，才会结束。
1.基本信息 实践题目：Peterson算法解决临界问题 完成人： 班级：07062301 姓名：陈杨 学号：0706230101 报告日期：2011年1月5日 2.实践内容简要描述 实践目标 1.理解临界区问题 2.掌握Peterson算法以解决临界区问题 实践内容 协作线程——兄弟问题 设置竞争条件： 定义两个全局变量：accnt1和accnt2，初值都为零； 创建两个线程acc1和acc2； （1）获得一个随机数 （2）从accnt1减去这个随机数； （3）将这个随机数加到accnt2中； （4）正确的话，accnt1+accnt2=0； （5）但在未实现线程互斥的情况下，accnt1+accnt2可能不为0。 用软件方法实现协作线程，以解决以上临界区问题——兄弟问题。 可采用Peterson算法或Dekker算法。 设计思路 利用Peterson算法，实现线程间的互斥。 boolean flag[2];//初值false int turn; do{ flag[i]:=true; turn=j; while(flag[j] and turn=j); 临界区; flag[i]=false; 剩余区; }while(1); i为线程自身的序号减去1，j为2减去该线程的序号。 当某一进程试图访问临界区时，若另一进程已在访问临界区，则该线程通过循 环等待直至另一线程退出临界区方可执行。 主要数据结构 typedef struct BrotherInfo { int miSerial; DWORD mdwDelay; } BROTHERINFO,*PBROTHERINFO;
HUNAN UNIVERSITY 课程实验报告 题目： Buflab-handout 学生姓名 学生学号 专业班级计科1403 (一)实验环境 联想ThinkPadE540 VM虚拟机ubuntu32位操作系统 (二)实验准备 1.使用tar xvf命令解压文件后，会有3个可执行的二进制文件bufbomb，hex2raw， makecookie。bufbomb运行时会进入getbuf函数，其中通过调用Gets函数读取字符 串。要求在已知缓冲区大小的情况下对输入的字符串进行定制完成特定溢出操作。 从给的PDF文件中我们得知getbuf函数为：
/ /Buffer size for getbuf #define NORMAL_BUFFER_SIZE 32 int getbuf() { char buf[NORMAL_BUFFER_SIZE]; Gets(buf); return 1; } 这个函数的漏洞在于宏定义的缓冲区的大小为32，若输入的字符串长于31（字符串末尾结束符）则会导致数据的覆盖，从而导致一系列损失；在此实验中，我们正是利用这个漏洞来完成实验。 2. hex2raw可执行文件就是将给定的16进制的数转成二进制字节数据。 Makecookie是产生一个userid。输入的相应的用户名产生相应的cookie值。 **我产生的cookie值为0x5eb52e1c，如下图所示： Level0: 实验要求：从英文的PDF文件中的“Your task is to get BUFBOMB to execute the code for smoke when getbuf executes its return statement, rather than returning to test. Note that your exploit string may also corrupt parts of the stack not directlyrelated to this stage, but this will not cause a problem, since smoke causes the program to exit directly.”这句话看出实验让我们在test运行完后，不直接退出，而是跳到smoke函数处执行然后退出，这点很重要！（本人之前一直没有成功就是错在这儿） Test源码： void test() { int val; // Put canary on stack to detect possible corruption volatile int local = uniqueval(); val = getbuf(); // Check for corrupted stack if (local != uniqueval()) { printf("Sabotaged!: the stack has been corrupted\n"); } else if (val == cookie) { printf("Boom!: getbuf returned 0x%x\n", val); validate(3);
YH5/640、YH26/830、YH27/1080 油压缓冲器设计原理及计算 河北东方机械厂 2006年12月10日
目录 1．油压缓冲器技术参数 (3) 2．设计原理介绍 (3) 3．产品结构分析 (4) 4．设计计算及强度校核 (5) （1）柱塞筒壁厚设计计算 （2）柱塞筒强度校核 （3）柱塞筒的稳定性校核 （4）压力缸壁厚设计计算 （5）压力缸壁厚强度校核 （6）压力缸焊缝强度校核 （7）导向套强度校核 （8）挡圈强度校核 （9）复位弹簧设计计算 （10）地脚螺栓强度校核
一、油压缓冲器技术参数见表1 表1 二、设计原理介绍 油压缓冲器是利用液体流动的阻尼，缓解轿箱或对重的冲击，具有良好的缓冲性能。油压缓冲器受到撞击后，液压油从压力缸内腔通过节流嘴与调节杆形成的环状孔隙进入柱塞筒的内腔，见图1，液压油的流量由锥形调节杆控制。随着柱塞筒的向下运动，节流嘴与调节杆形成的环状孔隙逐渐减小，导致制停力基本恒定，在接近行程末端时减速过程结束。在制停轿箱或对重过程中，其动能转化为油的热能，即消耗了轿箱或对重的动能。 排油截面积的设计：油压缓冲器的制动特性主要取决于排油截面的设计。合理地设计排油截面将使缓冲过程平稳，冲击力小。在节流嘴内孔确定的情况下，改变调节杆的锥度可达到合理的排油截面。应用流体力学原理可计算出合理的排油截面，从理论上计算出来的调节杆是一连续变
化的曲面，与锥面接近，但加工和测量比较困难。调节杆的实际锥度需要通过大量的试验后才能定型，以便达到最佳效果。 图1 三、产品结构分析 YH5/640、YH26/830、YH27/1080: 结构与我厂现有定型产品的结构基本相同，复位弹簧放在柱塞筒的内部，油标放在压力缸的侧面。该产品设计时采用全封闭结构，缓冲器作用期间无向外泄漏液压油的现象。缓冲器顶部装有密封螺塞部件，起到单向阀的作用（此项技术在我厂的定型缓冲器产品中已经采用，并获得国家专利），在缓冲器受到撞击时柱塞筒向下运动，此时密封螺塞部件受到内腔压力的作用而保持关闭的状态，当缓冲器复位时，在复位弹簧的作用下，柱塞筒向上运动，接近复位末端时单向阀打开，使缓冲器完全复位，具体结构见图2。 缓冲器的注油方式和油位检查：旋下密封螺塞部件和螺塞，从顶部注入液压油，然后用油标测量油位，油位应在油标上、下刻线之间，旋紧螺塞和密封螺塞部件。
5.4 实例与练习 5.4.1 市区择房分析 1. 背景： 如何找到环境好、购物方便、小孩上学方便的居住区地段是购房者最关心的问题，因此购房者就需要从总体上对商品房的信息进行研究分析，选择最适宜的购房地段。 2.目的： 学会利用缓冲区分析和叠置分析解决实际问题。 1.数据： 试验数据位于\Chp7\Ex_1，请将练习拷贝至E:\Chp7\Ex1\ a)城市市区交通网络图（network.shp） b)商业中心分布图（Marketplace.shp） c)名牌高中分布图（school.shp） d)名胜古迹分布图（famous place.shp） 这些文件综合在一起是city.mxd 2.要求： 所寻求的市区是噪声要小，距离商业中心和各大名牌高中要近，是为了环境优雅离名胜古迹较近环境优雅。综合上述条件，给定一个定量的限定如下： a)离主要市区交通要道200米之外，交通要道的车流量大，噪音产生的主要源于此；（ST为 道路类型中的主要市区交通要道） b)距大型商业中心的影响，以商业中心的大小来确定影响区域，具体是以其属性字段YUZHI； c)距名牌高中在750米之内，以便小孩上学便捷； d)距名胜古迹500米之内。 最后分别将满足上述条件的其中一个条件的取值为1，不满足的取值为0，即如果满足距主要市区交通要道200米之内，取值为1，反之为0；其他亦是如此，最后将其累加得到分级。即满足三个条件的累加得到3，满足2个条件的得到2，最后将全部分成4级。 3.操作步骤： 首先打开ArcMap，打开E:\Chp7\Ex1\city.mxd文件将文件加入到窗口中来，这时五个文件全被加入ArcMap； （1）主干道噪音缓冲区的建立 1）选择交通网络图层（network.shp），打开图层的属性表，在右下角的打开option选项中，在菜单中选择select by attributes，在弹出的select by attributes对话框中，左边选择“TYPE”双击将其添加到对话框下面SQL算式表中，中间点“=”，再单击Get unique values将TYPE的全部属性值加入上面的列表框中，然后选择“ST”属性值，双击添加到SQL算式表中，单击APPLY按钮，就将市区的主要道路选择出来了；（图7.64）
缓冲区溢出攻击实验报告 班级：10网工三班学生姓名：谢昊天学号：46 实验目的和要求： 1、掌握缓冲区溢出的原理； 2、了解缓冲区溢出常见的攻击方法和攻击工具； 实验内容与分析设计： 1、利用RPC漏洞建立超级用户利用工具文件检测RPC漏洞，利用工具软件对进行攻击。攻击的结果将在对方计算机上建立一个具有管理员权限的用户，并终止了对方的RPC服务。 2、利用IIS溢出进行攻击利用软件Snake IIS溢出工具可以让对方的IIS溢出，还可以捆绑执行的命令和在对方计算机上开辟端口。 3、利用WebDav远程溢出使用工具软件和远程溢出。 实验步骤与调试过程： 1．RPC漏洞出。首先调用RPC（Remote Procedure Call)。当系统启动的时候，自动加载RPC服务。可以在服务列表中看到系统的RPC服务。利用RPC漏洞建立超级用户。首先，把文件拷贝到C盘跟目录下，检查地址段到。点击开始>运行>在运行中输入cmd>确定。进入DOs模式、在C盘根目录下输入 -,回车。检查漏洞。 2．检查缓冲区溢出漏洞。利用工具软件对进行攻击。在进入DOC模式、在C盘根目录下输入 ,回车。 3,利用软件Snake IIS溢出工具可以让对方的IIS溢出。进入IIS溢出工具软件的主界面. PORT:80 监听端口为813 单击IDQ溢出。出现攻击成功地提示对话框。 4．利用工具软件连接到该端口。进入DOs模式，在C盘根目录下输入 -vv 813 回车。5．监听本地端口（1）先利用命令监听本地的813端口。进入DOs模式，在C盘根目录下输入nc -l -p 813回车。（2）这个窗口就这样一直保留，启动工具软件snake，本地的IP 地址是，要攻击的计算机的IP地址是，选择溢出选项中的第一项，设置IP为本地IP地址，端口是813.点击按钮“IDQ溢出”。（3）查看nc命令的DOS框，在该界面下，已经执行了设置的DOS命令。将对方计算机的C盘根目录列出来，进入DOC模式，在C盘根目录下输入nc -l -p 813回车。 6．利用WebDav远程溢出使用工具软件和远程溢出。（1）在DOS命令行下执行，进入DOC 模式，在C盘根目录下输入回车。（2）程序入侵对方的计算机进入DOC模式，在C盘根目录下输入nc -vv 7788 回车。 实验结果： 1．成功加载RPC服务。可以在服务列表中看到系统的RPC服务，见结果图。 2．成功利用工具软件对进行攻击。 3．成功利用IIS溢出进行攻击利用软件Snake IIS溢出工具让对方的IIS溢出，从而捆绑
一、RS485串口通信电路图 二.VxWorks中基于RS485总线的串口通信协议及实现 摘要：本文介绍了在嵌入式实时操作系统Vxworks下串行设备的驱动架构及实现，提出了一种基于RS-485总线的新型串口通信协议，重点讨论了基于这种协议的应用程序的设计方法，发送时主要采用了总线仲裁机制，接收时主要采用了字符合法性校验、长度校验、内容的CRC校验，提高了系统的通信效率和稳定性。 关键词：VxWorks；RS-485；通信协议；总线仲裁；CRC校验 1 引言 随着信息技术和互联网的飞速发展，以及计算机、通讯、数码产品等领域的高速增长，数字化时代已经来临。嵌入式设备是数字化时代的主流产品，嵌入式软件是数字化产品的核心，作为嵌入式软件的基础和关键，嵌入式操作系统在产业发展过程中扮演着越来越重要的角色，应用遍及工业自动化、网络通信、航空航天、医疗仪器等领域。 2 RS-485总线 RS-485总线接口是一种常用的串口，具有网络连接方便、抗干扰性能好、传输距离远等优点。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力，加上收发器具有高的灵敏度，能检测到低达200mv的电压，可靠通信的传输距离可达数千米。使用RS-485总线组网，只需一对双绞线就可实现多系统联网构成分布式系统、设备简单、价格低廉、通信距离长。
3 VxWorks中串口驱动的实现 VxWorks 操作系统是美国Wind River公司设计开发的嵌入式实时操作系统(RTOS)，是嵌入式开发环境的关键组成部分。Vxworks 操作系统的I/O 系统可以提供简单、统一、与任何设备无关的接口。这些设备包括：面向字符设备、随机块存储设备、虚拟设备、控制和监视设备以及网络设备。Vxworks 的I/O 系统包括基本I/O 系统和缓冲I/O 系统，具有比其他I/O 系统更快速，兼容性更好的特性。这对于实时系统是很重要的。 3.1 串口驱动架构 基于vxWorks的串口设备驱动程序架构，对vxWorks的 虚拟设备ttyDrv进行封装，向上将TTY设备安装到标 准的I/O系统中，上层应用通过标准的I/O 接口完成 对硬件设备的操作，向下提供对实际硬件设备的底层设 备驱动程序。其软件架构如图1所示。 由图1可知，串口设备驱动由两部分组成，一部分为对 ttyDrv进行封装，将串行设备安装到标准的I/O系统 中，提供对外的接口；另一部分为串行设备驱动程序， 提供对硬件设备的基本操作。 虚拟设备ttyDrv管理着I/O系统和真实驱动程序之间 的通信。在I/O系统方面，虚拟设备ttyDrv作为一个 字符型设备存在，它将自身的入口点函数挂在I/O系统 上，创建设备描述符并将其加入到设备列表中。当用户有I/O请求包到达I/O 系统中时，I/O系统会调用ttyDrv相应的函数响应请求。同时，ttyDrv管理了缓冲区的互斥和任务的同步操作。另一方面，ttyDrv负责与实际的设备驱动程序交换信息。通过设备驱动程序提供的回调函数及必要的数据结构，ttyDrv将系统的I/O请求作相应的处理后，传递给设备驱动程序，由设备驱动程序完成实际的I/O操作。 3.2 驱动初始化 串口设备的初始化xxDevInit流程如图2。 设备驱动的初始化过程首先调用系统函数ttyDrv()，该 函数通过调用iosDrvInstall()将ttyOpen()、 ttyIoctl()、tyRead()、tyRead、tyWrite安装到系统 驱动函数表中，供I/O系统调用。 接着根据用户入参对串口芯片寄存器进行初始化，安装 驱动函数指针。 最后调用系统函数ttyDevCreate()创建ttyDrv设备。
深圳大学实验报告课程名称：计算机系统(2) 实验项目名称：缓冲区溢出攻击实验 学院：计算机与软件学院 专业： 指导教师：罗秋明 报告人：学号：班级： 实验时间：2017年5月12日 实验报告提交时间：2017年5月31日 教务处制
一、实验目标： 1.理解程序函数调用中参数传递机制； 2.掌握缓冲区溢出攻击方法； 3.进一步熟练掌握GDB调试工具和objdump反汇编工具。 二、实验环境： 1.计算机（Intel CPU） 2.Linux32位操作系统（Ubuntu16.04） 3.GDB调试工具 4.objdump反汇编工具 三、实验内容 本实验设计为一个黑客利用缓冲区溢出技术进行攻击的游戏。我们仅给黑客（同学）提供一个二进制可执行文件bufbomb和部分函数的C代码，不提供每个关卡的源代码。程序运行中有3个关卡，每个关卡需要用户输入正确的缓冲区内容，否则无法通过管卡！ 要求同学查看各关卡的要求，运用GDB调试工具和objdump反汇编工具，通过分析汇编代码和相应的栈帧结构，通过缓冲区溢出办法在执行了getbuf()函数返回时作攻击，使之返回到各关卡要求的指定函数中。第一关只需要返回到指定函数，第二关不仅返回到指定函数还需要为该指定函数准备好参数，最后一关要求在返回到指定函数之前执行一段汇编代码完成全局变量的修改。 实验代码bufbomb和相关工具（sendstring/makecookie）的更详细内容请参考“实验四缓冲区溢出攻击实验.p ptx”。 本实验要求解决关卡1、2、3，给出实验思路，通过截图把实验过程和结果写在实验报告上。 四、实验步骤和结果 首先是makecookie:
缓冲区溢出攻击详细讲解 缓冲区溢出（Buffer Overflow）是计算机安全领域既经典而又古老的话题。随着计算机系统安全性的加强，传统的缓冲区溢出攻击方式可能变得不再奏效，相应的介绍缓冲区溢出原理的资料也变得“大众化”起来。其中看雪的《0day安全：软件漏洞分析技术》一书将缓冲区溢出攻击的原理阐述得简洁明了。本文参考该书对缓冲区溢出原理的讲解，并结合实际的代码实例进行验证。不过即便如此，完成一个简单的溢出代码也需要解决很多书中无法涉及的问题，尤其是面对较新的具有安全特性的编译器——比如MS的Visual Studio2010。接下来，我们结合具体代码，按照对缓冲区溢出原理的循序渐进地理解方式去挖掘缓冲区溢出背后的底层机制。 一、代码 <=> 数据 顾名思义，缓冲区溢出的含义是为缓冲区提供了多于其存储容量的数据，就像往杯子里倒入了过量的水一样。通常情况下，缓冲区溢出的数据只会破坏程序数据，造成意外终止。但是如果有人精心构造溢出数据的容，那么就有可能获得系统的控制权！如果说用户（也可能是黑客）提供了水——缓冲区溢出攻击的数据，那么系统提供了溢出的容器——缓冲区。 缓冲区在系统中的表现形式是多样的，高级语言定义的变量、数组、结构体等在运行时可以说都是保存在缓冲区的，因此所谓缓冲区可以更抽象地理解为一段可读写的存区域，缓冲区攻击的最终目的就是希望系统能执行这块可读写存中已经被蓄意设定好的恶意代码。按照冯·诺依曼存储程序原理，程序代码是作为二进制数据存储在存的，同样程序的数据也在存中，因此直接从存的二进制形式上是无法区分哪些是数据哪些是代码的，这也为缓冲区溢出攻击提供了可能。
第二章进程管理 2. 试画出下面4条语句的前趋图: S2: b:=z+1; S3: c:=a-b; S4: w:=c+1; 3. 程序在并发执行时，由于它们共享系统资源，以及为完成同一项任务而相互合作， 致使在这些并发执行的进程之间，形成了相互制约的关系，从而也就使得进程在执行期间出现间断性。 4. 程序并发执行时为什么会失去封闭性和可再现性？ 因为程序并发执行时，是多个程序共享系统中的各种资源，因而这些资源的状态是 由多个程序来改变，致使程序的运行失去了封闭性。而程序一旦失去了封闭性也会导致其再失去可再现性。 5. 在操作系统中为什么要引入进程概念？它会产生什么样的影响? 为了使程序在多道程序环境下能并发执行，并能对并发执行的程序加以控制和描述，从而在操作系统中引入了进程概念。 影响: 使程序的并发执行得以实行。 6. 试从动态性，并发性和独立性上比较进程和程序? a. 动态性是进程最基本的特性，可表现为由创建而产生，由调度而执行，因得不到资源 而暂停执行，以及由撤销而消亡，因而进程由一定的生命期；而程序只是一组有序指令的集合，是静态实体。 b. 并发性是进程的重要特征，同时也是OS的重要特征。引入进程的目的正是为了使其 程序能和其它建立了进程的程序并发执行，而程序本身是不能并发执行的。 c. 独立性是指进程实体是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统中独立获得资源和 独立调度的基本单位。而对于未建立任何进程的程序，都不能作为一个独立的单位来运行。 7. 试说明PCB的作用?为什么说PCB是进程存在的唯一标志? a. PCB是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录型数据结构。PCB中记录了操 作系统所需的用于描述进程情况及控制进程运行所需的全部信息。因而它的作用是使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序(含数据)，成为一个能独立运行的基本单位，一个能和其它进程并发执行的进程。 b. 在进程的整个生命周期中，系统总是通过其PCB对进程进行控制，系统是根据进程 的PCB而不是任何别的什么而感知到该进程的存在的，所以说，PCB是进程存在的唯一标志。 8. 试说明进程在三个基本状态之间转换的典型原因. a. 处于就绪状态的进程，当进程调度程序为之分配了处理机后，该进程便由就绪状态变 为执行状态。 b. 当前进程因发生某事件而无法执行，如访问已被占用的临界资源，就会使进程由执行 状态转变为阻塞状态。 c. 当前进程因时间片用完而被暂停执行，该进程便由执行状态转变为就绪状态。 9. 为什么要引入挂起状态？该状态有哪些性质？ a. 引入挂起状态主要是出于4种需要（即引起挂起的原因）: 终端用户的请求，父进程 请求，负荷调节的需要，操作系统的需要。
期末复习 一、I/O设备缓冲机制 1 引入缓冲的原因 ①缓和CPU和IO设备间的速度不匹配矛盾 计算时输出（输入）设备等待CPU，输出（输入）时CPU等待打印机（输入） ②减少CPU中断频率，放宽对CPU中断响应时间的限制 如果从远地终端发来的数据仅用一位缓冲接收，则每次收到一位数据便中断一次CPU，即段时间就要中断CPU，CPU也必须在同样的短时间内作出相应否则数据就被冲掉。因此需要设置多位缓冲。 ③解决数据粒度不匹配问题 若生产者生产的数据粒度比消费者消费的数据粒度小，生产者可以产生多个数据单元数据，直到总和达到消费者进程要求的数据单元大小，消费者再从缓冲区中取出消费； 反之，若生产者生产的数据粒度比消费者消费的数据粒度大，对于生产者每次生产的数据，消费者可分几次从缓冲区取出消费。 ④提高CPU与IO设备的并行性 生产者在生产一批数据并将其放入缓冲区后，便可立即进行下一次生产，同时，消费者可以从缓冲区取出数据消费，CPU与打印机可以实现并行工作。 2 缓冲区管理 2.1 单缓冲 在单缓冲情况下，每当用户进程发出一I/O请求时，操作系统便在主存中为之分配一缓冲区，如图a所示。在块设备输入时，假定从磁盘把一块数据输入到缓冲区的时间为T，OS将该缓冲区中的数据传送到用户区的时间为M，而CPU对这一块数据处理（计算）的时间为C，由于T和C是可以并行的，当T>C时，系统对每一块数据的处理时间为M+T;反之则为M+C，故可把系统对每一块数据的处理时间表示为Max(C, T) + M。 在字符设备输入时，缓冲区用于暂存用户输入的一行数据，在输入期间，用户进程被挂起以等待数据输入完毕；在输出时，用户进程将一行数据输入到缓冲区后继续进行处理，当用户进程已有第二行数据输出时，如果第一行数据尚未被提起完毕，则此时用户进程应阻塞。 2.2 双缓冲 为了加快输入和输出速度，提高设备利用率，人们又引入了双缓冲区机制，也称为缓冲兑换。在设备输入时，先将数据送入第一缓冲区，装满后便转向第二缓冲区。此时操作系统可以从第一缓冲区中移出数据，并送入用户进程(如图a)。接着由CPU对数据
课 程 设 计 2014——2015学年 第2学期 课 程 操作系统 学 院 计算机科学与技术学院 专 业 软件卓越工程师 班 级 软工zy1302 姓 名 指导教师 刘 军
《操作系统原理》课程设计任务书 学生姓名：专业班级：软件zy1302 指导教师：刘军工作单位：计算机科学与技术学院 课程题目：实现生产者消费者（Bounded – Buffer Problem）问题 课程名称：操作系统/Operating System 周数/学分：1周/1学分 先修课程：高级语言程序设计、汇编语言、数据结构、计算机组成原理 适用专业：计算机科学与技术、软件工程 开课学院、系或教研室：计算机科学与技术学院 一、课程设计的目的 通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者（Bounded Buffer）问题的并发控制。 二、课程设计的内容和要求 实现生产者消费者（Bounded – Buffer Problem）问题 通过研究Linux的线程机制和信号量实现生产者消费者（Bounded Buffer）问题的并发控制。 实验条件要求：每人一台与Linux主机联网的Windows主机，普通用户权限。 指导教师签名：2015年6月 系主任（或责任教师）签名：2015年6月
目录 摘要及关键字 (1) 设计题目与要求 (2) 1.总的设计思想及系统平台,语言,工具 (2) 1.1设计思想 (2) 1.2系统平台、语言和工具 (3) 2.数据结构与模块说明 (3) 2.1数据结构 (3) 2.1.1生产者进程结构 (3) 2.1.2消费者进程结构 (3) 2.1.3 POSIX无名信号量 (4) 2.2模块说明 (4) 2.2.1生产者进程 (4) 2.2.2消费者进程 (5) 3.源程序 (6) 4.调试记录 (9) 5.自我评价与总结 (10) 6.参考文献 (10) 评分表 (11)
2011-11-13 18:36环形缓冲区[队列]我的嵌入式（软硬件）学习之路收集有技术含量的文章，留下以便查阅 //====================================================== // 文件名称： Queue.c // 功能描述： 循环队列存储结构,用于保存串口发来的信息 // 维护记录： 2007-8-10 v1.0 //====================================================== #include "error.h" #include "string.h" #define MAXQSIZE 7 static char base[MAXQSIZE][100];//队列存储数组,可存储的最大字符串为100个字符 static int front; //队头指针 static int rear; //队尾指针 //========================================================================// 语法格式： int Queue_Enter(char *str) // 实现功能： 字符串入队操作 // 参数： str: 要入队的字符串 // 返回值： 正常入队返回OK, 失败返回ERROR //========================================================================int Queue_Enter(char *str) { if( (rear + 1) % MAXQSIZE == front ) return ERROR; //队列满，则返回错误 strcpy(base[rear],str); rear = (rear + 1) % MAXQSIZE; return OK; } //========================================================================// 语法格式： int Queue_Delete(char *str) // 实现功能： 字符串出队操作 // 参数： str: 保存出队的字符串 // 返回值： 正常出队返回OK, 失败返回ERROR //========================================================================int Queue_Delete(char *str) { if( front == rear ) return ERROR; //队列空，则退出 strcpy(str,base[front]); front =(front + 1) % MAXQSIZE; return OK; } //========================================================================// 语法格式： int Queue_Clear(void) // 实现功能： 清空队列中存在的所有元素 // 参数： 无 // 返回值： 返回OK,
《嵌入式操作系统》实验指导书 实验1 Linux编程基础 实验序号：1 实验名称：Linux编程基础 适用专业：计算机科学与技术学时数：4学时 一、实验目的 1、熟悉Vim的工作模式，熟练使用vim中的常见操作。 2、熟练掌握gcc编译命令及gdb的调试命令，通过对有问题程序的跟踪调试，进一步提高发现问题和解决问题的能力。 3、熟悉多文件的makefile的编写，熟悉各种形式的makefile,并且进一步加深对makefile中用户自定义变量、自动变量的理解。 4、使用autotools生成多文件的makefile,进一步掌握autotools的使用方法。 二、实验内容 1、vim使用练习 （1）在“/root”目录下建一个名为“vim”的目录。 （2）进入“vim”目录。 （3）将文件“/etc/inittab”复制到“vim”目录下。 （4）使用vim打开“vim”目录下的inittab. （5）设定行号，指出设定initdefault（类似于“id:5:initdefault”）的所在行号。 （6）将光标移到该行。 （7）复制该行内容。 （8）将光标移到最后一行行首。 （9）粘贴复制行的内容。 （10）撤销第9步的动作。 （11）将光标移动到最后一行的行尾。 （12）粘贴复制行的内容。 （13）光标移到“si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit”。 （14）删除该行。 （15）存盘但不退出。 （16）将光标移到首行。 （17）插入模式下输入“Hello,this is vi world!”. （18）返回命令行模式。 （19）向下查找字符串“0:wait”。 （20）再向上查找字符串“halt”。
课程设计任务书 计通学院网络工程专业
一、缓冲区溢出概念 1、缓冲区溢出：指当计算机向缓冲区内填充数据位数时超过了缓冲区本身的容量溢出的数据覆盖在合法数据上,理想的情况是程序检查数据长度并不允许输入超过缓冲区长度的字符,但是绝大多数程序都会假设数据长度总是与所分配的储存空间相匹配,这就为缓冲区溢出埋下隐患.操作系统所使用的缓冲区又被称为"堆栈". 在各个操作进程之间,指令会被临时储存在"堆栈"当中,"堆栈"也会出现缓冲区溢出。 2、缓冲区最常见的攻击手段是通过制造缓冲区溢出使程序运行一个用户shell,在通过shell执行其他命令. 若该程序输入root且有suid权限的话,攻击者就获得了一个有root权限的shell,此时就可以对系统进行随意操作了.下面我来介绍一下如何控制程序跳转到攻击代码 ①打开记录(Activation Records) 在程序中,每一个函数调用发生,在堆栈中会留下一个Activation Records,它包括函数结束时返回的地址,攻击者通过溢出这些自动变量,使地址指向攻击程序代码. 通过改变程序的返回地址,当调用结束时,程序就跳到攻击者设定的地址,而不是原地址.这类溢出被称为 stacks mashing attack. ②函数指针(Function Pointers) void(*foo)(1)定义一个返回函数指针的变量foo, Function Pointers可用来定位任何地址空间. 所以只需在任何空间内的Function Pointers附近找到一个能溢出的缓冲区,然后溢出它来改变Function Pointers. 在某时刻,当程序通过Function Pointers调用函数时,程序的流程就按黑客的意图实现了(典型的溢出程序有:Linux下的Superprobe程序). ③长跳转缓冲区(Longjmpbuffers) 在C语言中,包含了一个简单的检验/恢复系统,称为setjmp/longjmp.即在检验点设定setjmp(buffer),用longjmp(buffer)恢复. 但若攻击者能够进入缓冲区空间,则longjmp(buffer)实际上跳转到攻击者的程序代码. 像Function Pointers, longjmp缓冲区能指向任何地方,所以攻击者要做的就是找到一个可供溢出的buffer即可. 最常见的是在一个字符串中综合了代码植入和打开记录. 攻击者定位或提供溢出的自动变量,然后向程序传一个超大字符串,在引发buffer溢出改变打开记录时植入程序代码,由此达到入侵系统的目的. 二、缓冲区溢出实例实现原理 1、堆栈的组成：
******************* 实践教学 ******************* 兰州理工大学 计算机与通信学院 2010年秋季学期 操作系统原理课程设计 题目：有限缓冲区问题的实现 专业班级：计算机科学与技术姓名：** 学号：012345678 指导教师：王旭阳 成绩：_______________
目录 摘要 (3) 正文 (4) 1．设计思路 (4) 2．各模块的伪码算法 (5) 3．函数调用关系图 (6) 4．测试结果 (7) 设计总结 (8) 参考文献 (9) 致谢 (10) 附录：部分源程序代码 (11)
摘要 关键词：有限缓冲区问题；进程同步；生产者消费者 本程序实现有限缓冲区问题。设计了两个进程，在一个地址空间运行，一个生产者进程producer模拟生产产品，并把每个产品放到一个空缓冲中供消费者consumer消费；消费者从缓冲区中取出产品，然后释放到空的缓冲池中。如果没有满缓冲，消费者被阻塞，直到生产者生产出新的产品。如果当生产者生产了配件后，没有空缓冲可用时，生产者被阻塞，直到消费者线程释放出一个空缓冲。程序使用共享内存的方法实现缓冲区，利用PV操作与信号量的方法实现生产者与消费者的同步。程序利用了三个信号量，mutexid用于互斥地访问缓冲区，fullid 用于判断缓冲区是否满，用于指示消费者线程能否从缓冲区中取出产品，而emptyid则是用于判断缓冲区是否空，用于指示生产者线程能否进行生产。
正文 1．设计思路 有限缓冲区问题实现 1设计目的 通过实现经典的生产者消费者问题，巩固对线程及其同步机制的学习效果，加深对相关基本概念的理解，并学习如何将基本原理和实际设计有机的结合。 2 设计要求 在Linux环境下，使用多线程和信号量机制实现经典的生产者消费者问题，用信号量机制分别实现生产者线程与消费者线程的同步。 本程序设计了两个进程，一个生产者进程producer模拟生产产品，并把每个产品放到一个空缓冲中供消费者consumer消费；消费者从缓冲区中取出产品，然后释放到空的缓冲池中。如果没有满缓冲，消费者被阻塞，直到生产者生产出新的产品。如果当生产者生产了配件后，没有空缓冲可用时，生产者被阻塞，直到消费者线程释放出一个空缓冲。通过本次课程设计掌握Dijkstra提出的有限缓冲区（生产者-消费者）问题的原理、软件开发方法并提高解决实际问题的能力。
计算机病毒和入侵检测大作业 缓冲区溢出攻击与防范Buffer overflow attacking and prevention 学院（系）：软件学院 专业：软件工程 学生姓名：刘毅超 学号：201192057 班级：软件1116 完成日期：2013年12月30日 大连理工大学 Dalian University of Technology
目录 1 引言 (3) 2 基本原理分析 (3) 3 制造缓冲区溢出 (4) 3.1 格式化字符串： (4) 3.2 堆栈缓冲区（Buffer）溢出攻击： (6) 3.3 HEAP/BSS溢出攻击： (8) 4 预防缓冲区溢出攻击 (10) 4.1 强制写正确的代码 (10) 4.2 使缓冲区不可执行 (10) 4.3 利用编译器的边界检查来实现缓冲区的保护 (10) 4.4 在程序指针失效前进行完整性检查 (11) 4.5 可不可以从根本上解决缓冲区溢出攻击 (11) 5 总结 (11) 6 参考资料 (12)
1 引言 缓冲区溢出是指当计算机向缓冲区内填充数据位数时超过了缓冲区本身的容量，使得溢出的数据覆盖在合法数据上。在当前网络与分布式系统安全中，被广泛利用的50%以上都是缓冲区溢出，而缓冲区溢出中，最为危险的是堆栈溢出。（操作系统所使用的缓冲区又被称为"堆栈".。在各个操作进程之间，指令会被临时储存在"堆栈"当中，"堆栈"也会出现缓冲区溢出。）本文详细分析了缓冲区溢出的原理，描述了利用缓冲区溢出漏洞进行系统攻击的一般过程，最后简单讨论了几种缓冲区溢出的保护方法。 2 基本原理分析 缓冲区是内存中存放数据的地方。在程序试图将数据放到机器内存中的某一个位置的时候，因为没有足够的空间就会发生缓冲区溢出。而人为的溢出则是有一定企图的，攻击者写一个超过缓冲区长度的字符串，植入到缓冲区，然后再向一个有限空间的缓冲区中植入超长的字符串，这时可能会出现两个结果：一是过长的字符串覆盖了相邻的存储单元，引起程序运行失败，严重的可导致系统崩溃；另一个结果就是利用这种漏洞可以执行任意指令，甚至可以取得系统root特级权限。 缓冲区是程序运行的时候机器内存中的一个连续块，它保存了给定类型的数据，随着动态分配变量会出现问题。大多时为了不占用太多的内存，一个有动态分配变量的程序在程序运行时才决定给它们分配多少内存。如果程序在动态分配缓冲区放入超长的数据，它就会溢出了。一个缓冲区溢出程序使用这个溢出的数据将汇编语言代码放到机器的内存里，通常是产生root权限的地方。仅仅单个的缓冲区溢出并不是问题的根本所在。但如果溢出送到能够以root权限运行命令的区域，一旦运行这些命令，那可就等于把机器拱手相让了。 现在存在的主要的缓冲区溢出攻击有格式化串缓冲区溢出攻击，堆栈缓冲区（Buffer）溢出攻击和HEAP/BSS的缓冲区溢出。
物理与电子工程学院 《嵌入式系统与应用》课程设计报告 题目多线程实现环形缓冲区数据的输入输出控制 系别物理与电子工程学院 年级专业 班级学号 学生姓名 指导教师职称 设计时间2015.6.4 ~2015.6.28
目录 第一章绪论 (2) 1.1 课题目的和重点问题 (2) 1.1.1 目的和意义 (2) 1.1.2 重点解决的问题 (2) 1.1.3 系统实现的具体功能 (2) 第二章正文 (3) 2.1 功能需求分析 (3) 2.1.1 功能需求分析 (3) 2.1.2 功能实现环境分析 (3) 2.2 系统设计 (4) 2.2.1 功能框图 (4) 2.2.2 模块的功能 (4) 2.3 技术实现 (10) 2.3.1 模块的实现 (10) 2.3.2 问题的解决 (11) 2.4 总结 (15) 参考文献 (15)
第一章绪论 1.1 课题目的和重点问题 1.1.1 目的和意义 通过使用Linux环境下的C语言编程，完成环形缓冲区数据的输入输出控制。来加深对Linux多线程编程实现的认识和操作。 1.1.2 重点解决的问题 在解决环形缓冲区数据的输入输出控制的实验中，一是要解决实现多线程的同步工作问题，二是如何使用串口发送数据。 1.1.3 系统实现的具体功能 利用ARM9的开发平台在Linux操作系统中，程序设计一个环形缓冲区，A线程不断填充缓冲区数据（按串口收到的初始值开始，每次减一填入；串口发来的初始化数据更改能及时更新缓冲区），B线程每隔1ms从缓冲区读出数据（若此时缓冲区空，则打印一个警告信息），缓冲区每读到一个特定数据则控制Led灯点亮一次（3个灯不同的特定数据控制），点亮灯由C线程控制，串口的输入响应由D线程实现。当串口输入一个非数字则整个程序退出。