系统调用

什么是系统调用？有何作用？

系统调用：是操作系统提供给应用程序使用的接口，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。

这些系统调用按功能大致可分为如下几类：

• 设备管理：完成设备的请求或释放，以及设备启动等功能。
• 文件管理：完成文件的读、写、创建及删除等功能。
• 进程控制：完成进程的创建、撤销、阻塞及唤醒等功能。
• 进程通信：完成进程之间的消息传递或信号传递等功能。
• 内存管理：完成内存的分配、回收以及获取作业占用内存区大小及始址等功能。

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程。

系统调用与库函数的区别

• 普通应用程序：可直接进行系统调用，也可使用库函数。有的库函数设计系统调用，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

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。

系统调用背后的过程

高级语言 -> 编译 -> 汇编语言

系统调用 write() -> 将参数放入寄存器 / 执行陷入指令

int -> interrupt 内中断

传递系统调用参数 -> 执行陷入指令（用户态）-> 执行系统调用相应服务程序（核心态）-> 返回用户程序

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

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，使处理器从用户态进入核心态。