操作系统

系统调用:程序怎样请内核帮忙

程序不能直接碰硬件,想读写文件、上网、打印,都得通过“系统调用”这扇门请内核代办。

概况

以 Linux(x86-64)上一个程序往终端打印一行字为例。

一句话总结
系统调用是程序进入内核的唯一受控入口
为什么需要
保护硬件和其他程序,不让一个程序为所欲为
两种模式
用户态(权限受限)和内核态(完全权限)
常见系统调用
read、write、openat、clone、execve、mmap
代价
每次进出内核都有开销,所以要尽量批量处理
出错时
返回 -1,原因在 errno(如 ENOENT、EACCES)
vDSO
clock_gettime 等调用通常不进内核
系统调用表
内核按调用号查表,找到对应的处理函数;调用号是 ABI 的一部分,不随便改

步骤 1 / 7

程序想做一件只有内核能做的事

程序不能直接操作硬件,这是为了保护整台机器。

程序想在终端上打印一行字,但它没有权限直接操作屏幕、磁盘或网卡。 如果谁都能直接碰硬件,一个出错的程序就可能写坏磁盘,或者偷看别的程序的数据。 这就像网页里的 JavaScript 不能随便读你电脑上的文件,只能通过浏览器提供的接口。

程序
内核
硬件
程序
内核
硬件(终端)
直接访问?不允许
事件日志(1)
当前状态发生了什么
用户态程序想打印文字,但无权直接操作硬件