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 2 / 7

发起系统调用:敲响内核的门

系统调用是程序进入内核的唯一受控入口。

程序调用 printf,最终由 C 库(glibc)执行 x86-64 的 syscall 指令,并带上“我要哪种服务”的编号。 这条指令触发“陷入”,把控制权交给内核。 程序只能说“我要什么”,跳到内核的哪段代码由内核事先定好;用 strace 就能看到一个程序发出的全部系统调用。

程序
内核
硬件
程序
内核
硬件(终端)
系统调用:请帮我写终端
事件日志(2)
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
用户态程序发起 write 系统调用