网站建设j介绍ppt模板,注册企业公司流程及费用,计算机网页制作工具,电子商务营销论文一、什么是“系统调用”#xff1f;用生活中的比喻理解
可以把“系统调用”比作你#xff08;用户#xff09;向“管理员”请求帮助完成某件事情的过程。
举个例子#xff1a;
你想借书#xff0c;去图书馆#xff08;操作系统#xff09;找管理员#xff08;内核用生活中的比喻理解
可以把“系统调用”比作你用户向“管理员”请求帮助完成某件事情的过程。
举个例子
你想借书去图书馆操作系统找管理员内核帮你拿。你不能直接去拿书直接操作硬件或系统资源只能通过管理员系统调用来操作。
总结
系统调用就是用户程序请求操作系统内核提供服务的接口。程序不能直接操作硬件或者底层资源只能通过系统调用由操作系统中转。 二、为什么需要系统调用它的作用是什么
1. 安全性和封装
硬件资源比如文件、设备、网络都受到操作系统控制用户程序不能直接操作硬件避免乱搞。
2. 权限控制
控制哪些程序可以访问哪些资源保持系统稳定。
3. 资源管理
集中管理内存、文件、设备等让程序不用操心底层细节。
4. 提供便利接口
让程序员不用自己写底层硬件的驱动或复杂操作直接利用操作系统提供的接口完成任务。 三、系统调用的原理是什么它是怎么实现的
简单描述
用户程序调用系统调用时实际会经过一系列步骤调用“陷入”到操作系统的内核空间由内核完成相应的任务。
具体流程以x86架构为例
用户程序调用接口如read()、write()等库函数。触发特权指令这通常通过特殊的CPU指令比如int 0x80或syscall指令来实现这会触发处理器从用户态切换到内核态。切换到内核空间操作系统内核接管控制找到对应的服务程序。执行服务内核完成请求的操作比如读写文件、申请内存等。返回用户空间操作完成后将结果传回用户程序切换回用户态。
【贴心提示】
不同系统比如Windows、Linux具体实现细节不同但基本思想类似。 四、常见的系统调用分类
类别具体功能例子Linux进程控制创建、终止、等待进程fork(), exit(), wait()文件管理打开、关闭、读写文件open(), read(), write(), close()内存管理分配、释放内存brk(), mmap()设备管理设备驱动交互ioctl()信息维护获取时间、系统信息gettimeofday(), uname()网络通信发送、接收数据socket(), connect(), send(), recv() 五、具体的系统调用示例Linux为例
1. 打开文件
复制代码
int fd open(file.txt, O_RDONLY);内部会触发open()系统调用经过陷入内核然后由内核找到文件返回文件描述符。
2. 读文件
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read(fd, buffer, size);再次触发read()系统调用内核读取数据到用户空间。
3. 关闭文件
复制代码
close(fd);六、用户态和内核态
这是理解系统调用的关键通俗理解
用户态User Mode普通程序运行的环境。限制访问硬件和敏感资源安全性高。内核态Kernel Mode操作系统核心运行环境有更高权限可以直接操作硬件。
系统调用的本质
用户程序在用户态发起请求通过“陷入指令”切换到内核态内核完成操作后再返回用户态。 七、总结核心点要记住
定义用户程序请求操作系统服务的接口。作用保护系统安全、实现资源管理、提供便利操作。实现方式由陷入指令切换上下文内核处理请求后返回用户空间。分类包括文件、进程、内存、设备、网络等各种资源的操作。示例常用的文件操作、进程控制、网络通信。 八、补充为什么要“系统调用”而不是直接操作硬件 安全直接操作硬件容易崩溃或引发安全问题。 抽象隐藏硬件细节为程序员提供统一接口。 管理操作系统集中管理硬件资源有助于多任务、多用户环境。
