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 5 / 7

返回值与 errno:失败怎么告诉程序

系统调用失败时返回 -1,具体原因放在 errno 里。

内核把结果当返回值交回:成功时是有意义的数(比如写了几个字节),失败时 C 库包装函数返回 -1。 具体原因记在全局变量 errno 里,比如 ENOENT 表示文件不存在、EACCES 表示没权限,用 perror 或 strerror 能变成人读的话。 所以写系统级代码要养成习惯:每次调用都检查返回值,就像前端每次 fetch 都要看 response.ok。

程序
内核
硬件
程序
内核
硬件(终端)
返回 -1,errno = ENOENT
事件日志(5)
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
用户态 → 内核态CPU 切换模式,内核接手
内核态检查参数,通过后驱动硬件完成输出
内核态请求不合法,返回错误码