“操作系統”通常包含以下兩種含義：

1、表示完整的軟件包，包括用來管理計算機資源的核心層軟件，以及附帶的所有標準軟件工具，諸如命令行解釋器、圖形用戶界面、文件操作工具和文本編輯器等；

2、狹義上的操作系統是指管理和分配計算機資源（如CPU、RAM和設備）的核心層軟件。

內核負責管理分配計算機資源，作為計算機和用戶之間的溝通橋梁而存在。因此就有內核態和用戶態的概念。執行硬件指令可以在兩種狀態間轉換。與之對應，可以將虛擬內存分為內核空間和用戶空間。在用戶態運行時，CPU只能訪問用戶空間；在內核態運行時，CPU可以訪問內核空間和用戶空間。

系統調用是受控的內核入口，借助這一機制，進程可以請求內核以自己的名義去執行某些動作。以應用程序編程接口的形式（API），內核提供了一系列服務。這些服務包括創建新錦程、執行I/O、為進程間通信創建管道等。

需要注意：

1、系統調用將處理器從用戶態切換到內核態，以便CPU訪問受保護的內核空間；

2、系統調用的組成是固定的，每個系統調用都由一個唯一的數字來標識；

3、每個系統調用都提供一套參數，來規范用戶空間與內核空間之間的信息傳遞；

從編程角度來看，系統調用很像C語言函數調用。下面是一個系統調用事件的發生順序：

1、應用程序通過調用C語言的外殼函數（wrapper）發起系統調用；

2、對系統調用中斷處理例程來說，外殼函數必須保證所有的系統調用參數可用。參數是通過堆棧傳遞到外殼函數的，但內核希望這些參數置入特定的寄存器。因此，外殼函數將上述參數復制到寄存器；

3、由于所有的系統調用進入內核的方式相同，內核需要設法區分每個系統調用。因此外殼函數會將系統調用編號復制到一個特殊的CPU寄存器中；

4、外殼函數執行一條中斷機器指令（int 0x80），引發處理器從用戶態切換到內核態，并執行系統中斷0x80的中斷矢量所指向的代碼；

5、為響應0x80中斷，內核會調用system_call()例程，來處理中斷，具體如下：
（1）在內核棧中保存寄存器值；

（2）審核系統調用編號的有效性；

（3）以系統調用編號對存放所有調用服務例程的列表（內核變量sys_call_table）進行索引，發現并調用相應的系統調用服務例程。若系統調用服務例程帶有參數，那么將首先檢查參數的有效性。隨后該服務例程會執行必要的任務，這可能會涉及對特定參數中指定地址處的值進行修改，以及在用戶內存和內核內存間傳遞數據。最后該服務例程會將結果狀態返回給system_call()例程；

（4）從內核態回復寄存器的值，并將系統調用返回值置于堆棧中；

（5）返回外殼函數，同時將處理器切換到用戶態；

6、若系統調用服務例程的返回值表明調用出錯，外殼函數會使用該值來設置全局變量errno。然后外殼函數會返回調用函數，并返回一個整數型值，以表明系統調用是否成功。

下圖以系統調用execve()為例，展示了上述事件的發生序列：

總結

以上是生活随笔為你收集整理的系统调用概念的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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