文章目录

  • 1. 系统调用[^1]
  • 1.1 什么是系统调用，有何作用？
  • 1.2 系统调用和库函数的区别
  • 1.3 系统调用的背后


1. 系统调用1

1.1 什么是系统调用，有何作用？

系统调用reboot_操作系统


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

用户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（按功能分类）
  • 设备管理：完成设备的 请求 / 释放 / 启动 等功能
  • 文件管理：完成文件的 读 / 写 / 创建 / 删除 等功能
  • 进程控制：完成进程的 创建 / 撤销 / 阻塞 / 唤醒 等功能
  • 进程通信：完成进程之间的 消息传递 / 信号传递 等功能
  • 内存管理：完成内存的 分配 / 回收 等功能

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
.
凡是与资源有关的操作、会直接影响到其他进程的操作，一定需要操作系统介入，即需要通过系统调用来实现

1.2 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

向上提供给库函数。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

不涉及系统调用的库函数：如“取绝对值”的函数
.
涉及系统调用的库函数：如“创建一个新文件”的函数

1.3 系统调用的背后

过程：

  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

注意：

  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。

系统调用发生在用户态，对系统调用的处理发生在核心态。执行陷入指令会产生内中断，使处理器（CPU）从用户态进入核心态。