操作系统原理 —— 什么是系统调用？（五）

什么是系统调用？ 有什么用作用？

我们想想怎么是系统调用呢？

系统调用 是操作系统提供给应用程序(程序员)使用的接口，可以理解为一种可供应用程序调用的特殊函数，应用程序可以发出系统调用请求来获得操作系统的服务。

我们一起来看下图：

我们在操作系统中，可以使用控制台输入命令，不通过应用程序可以直接和操作系统交互，这个叫做：命令接口。

而在应用程序中，我们程序员可以通过程序接口，来调用操作系统，让操作系统帮助我们完成所需的事情。

那为什么需要系统调用呢？

之前有说到，操作系统它是管理硬件和软件的一些资源，如果不通过系统调用，那么多个程序并发执行是不是就容易出问题。

应用程序通过系统调用请求操作系统的服务，系统中的各个共享资源都由操作系统统一管理，因此在用户程序中，凡事与资源有关的操作（如存储分配、I/O操作，文件管理等），都必须通过系统调用的方式，向操作系统提出服务请求，由操作系统代为完成。 这样可以保证系统的稳定性和安全性，防止用户进行非法操作。

那操作系统提供了哪些系统调用的功能呢？ 如下图：

这里暂时先不需要详细去了解，大概了解一下就行了。

系统调用与库函数的区别

那系统调用，和我们平时在开发过程中调用的库函数有什么区别吗？ 我们来看一下图就清楚了

首先我们知道，在操作系统中是和硬件打交道的，操作系统为了方便其他编程语言，把与硬件的交互都进行了封装，隐藏了很多一些细节。 库函数也是同样的道理，编程语言为了方便程序员理解、使用，把调用系统函数也进行了封装，再一次隐藏一些不必要的细节。这样对于我们这些编程人员来讲，提高了便捷性，也降低了学习成本。

系统调用背后的过程

我们再来详细看一下系统调用背后的过程是什么。

举个例子，我们调用库函数 write(abc) 写操作，首先库函数是需要编译成汇编语言指令，如下图：

如上图，一个 write库函数，对应了很多条汇编指令，包括前期、后期想处理的命令，比较核心的是:movl指令，这个指令的作用就是将 “abc” 作为系统调用参数放入到某个通用的寄存储器中，然后调用 int x 指令。

int x 这里的 x 参数，是指明了系统调用号，此处的int不是 integer 的意思，而是 interrupt 的缩写。

这个 x 可以有以下值：

这里如果 x 是等于 4，那么就表示写入。

这里需要注意几个点：
1、陷入指令是在用户态执行的，执行陷入指令之后立即引发一个内中断，从而 CPU 进入核心态。

2、发出系统调用请求是在用户态，而对系统调用的相应处理是在核心态下进行的。

3、陷入指令是唯一一个只能在用户态执行，而不可在核心态执行的指令。

本章总结