系统调用

什么是系统调用

回顾:操作系统作为用户和计算机硬件之间的接口,需要向上提供一些简单易用的服务。主要包括命令接口和程序接口。其中,程序接口由一组系统调用组成。

“系统调用”是操作系统提供给应用程序(程序员/编程人员)使用的接口,可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数,应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。

应用程序通过系统调用请求操作系统的服务。系统中的各种共享资源都由操作系统统一掌管,因此在用户程序中,凡是与资源有关的操作(如存储分配、I/O操作、文件管理等),都必须通过系统调用的方式向操作系统提出服务请求,由操作系统代为完成。这样可以保证系统的稳定性和安全性,防止用户进行非法操作。

系统调用可以分为设备管理、文件管理、进程控制、进程通信、内存管理。

系统调用相关处理涉及到对系统资源的管理、对进程的控制,这些功能需要执行一些特权指令才能完成,因此系统调用的相关处理需要在核心态下进行。

系统调用和库函数的区别

普通应用程序

可直接进行系统调用,也可使用库函数。有的库函数涉及系统调用,有的不涉及

编程语言

向上提供库函数。有时会将系统调用封装成库函数,以隐藏系统调用的一些细节,使上层进行系统调用更加方便

操作系统

向上提供系统调用

裸机

系统调用背后的过程

在高级语言代码中调用内部封装了系统调用的库函数,生成的汇编代码会带有int x指令(interrupt,x为不同的参数),运行到这里会陷入内核态并处理系统调用的相关代码。

  1. 传递系统调用参数

  2. 执行陷入指令(用户态

  3. 执行系统调用相应服务程序(核心态

  4. 返回用户程序

  1. 陷入指令是在用户态执行的,执行陷入指令之后立即引发一个内中断,从而CPU进入核心态

  2. 发出系统调用请求是在用户态,而对系统调用的相应处理在核心态下进行

  3. 陷入指令是唯一一个只能在用户态执行,而不可在核心态执行的指令

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