教学课件 Linux操作系统原理与应用(张玲).ppt

　　系统调用总控程序负责将系统调用派发到它们各自的服务例程。进程在执行陷入指令前已把系统调用号装入寄存器，这样当系统调用总控程序运行时就可以得到系统调用号，用这个号码在系统调用表中查找相应的服务例程，然后调用它执行。　　除了需要传递系统调用号以外，许多系统调用还需要传递一些参数到内核(如文件描述符、要写入的内容和写入字节数等)，Linux采用CPU寄存器来传递这些参数。system_call运行时会把这些寄存器的值保存在内核堆栈中，供服务例程使用。 　　3. 系统调用封装函数　　编写应用程序时，直接用陷入指令来执行系统调用的难度较大。所以，Linux随内核一起还提供了一套系统调用的封装(wrapper)函数。系统调用封装函数是用C函数的形式封装的系统调用，在程序中可以像使用普通C函数一样使用这些封装函数，很方便地实现对系统调用服务例程的调用。　　系统调用封装函数的作用就像是图书馆为读者提供了一些服务员，这些服务员活动在读者的空间，为读者提供诸如借书、还书、预约、办证等服务。读者只要告诉负责借书的服务员要借哪本书，他就会代替读者填写和提交借书单，并将借到的书交给读者。 　　系统调用封装函数与系统调用服务例程是一对一的关系。在不加区分的情况下，它们都可以被称作系统调用。但习惯上程序员所说的系统调用通常是指前者，即在程序中直接使用的系统调用封装函数。在函数命名方式上，两者的对应关系是：服务例程的名字是系统调用名加“sys_”前缀。如write()系统调用对应的服务例程名是sys_write()。 　　4. 标准库函数　　系统调用提供了系统的一个基本功能集，但编程者更多是通过C标准库函数来使用系统调用的。C库函数是对系统调用的更高一级的引用和封装，它与系统调用不是一对一的关系，可能会引用多个系统调用，或进行一些额外的处理步骤。如printf()函数引用了write()系统调用，同时还提供了格式化的输出功能，因而使用起来更加方便。　　C库函数的作用就如同图书馆为用户提供了更高一级的信息服务。例如读者需要某方面的资料，只要向信息服务员描述对资料的需求，由信息服务员负责检索资料，确定要借的图书，再交借书服务员去办理。最后信息服务员将用户所需的信息摘录整理后交给用户。 　　从图8-12中可以看出，应用程序可以用3种方式使用系统调用：一是调用C标准函数，这种方式最简单；二是调用系统调用封装函数，当没有合适的C函数可用，或对性能有特殊要求时，则需要直接使用系统调用；三是直接用软中断指令陷入内核，这仅在特殊情况下，比如做底层软件开发时可能用到。 8.4.3 Linux系统调用　　Linux系统调用在很多方面继承了Unix的系统调用，简洁而高效，但也做了许多改进。它省去了Unix系统中一些冗余的系统调用，仅仅保留了最基本和最有用的系统调用。实际上，Linux提供的系统调用比大部分操作系统都少得多，而且执行的速度也更快。　　Linux内核提供了大约250多个系统调用(全部系统调用的名称、编号和个数见/usr/include/asm/unistd.h文件)。这些系统调用可以按其实现的功能划分为以下几类： 　　1. 进程控制类　　进程控制类系统调用用于对进程进行控制，如创建进程(fork)、终止进程(exit)、等待进程(wait)、更换进程映像(exec)、获得进程标识号(getpid)、设置优先级(setpriority、nice)等。　　2. 进程通信类　　进程通信类系统调用用于在进程之间传递消息和信号，如向进程发信号(kill)、设置信号处理器(signal)、获得消息队列(msgget)、发送消息/接收消息(msgsend/smgrcv)、创建管道(pipe)、创建信号量(semget)、操作信号量(semop)等。 　　3. 内存管理类　　内存管理类系统调用用于对内存进行管理，如映射虚存(mmap)、内存页面加锁和解锁(mlock/munlock)、内存缓冲区数据写回磁盘(sync)等。　　4. 文件管理类　　文件管理类系统调用用于对文件、目录和设备进行操作，如创建(creat)、打开(open)、关闭(close)、读(read)、写(write)、改变当前目录(chdir)等。 　　5. 系统控制类　　系统控制类系统调用用于设置或读取系统状态及内核配置，如获取/设置系统时间(time/stime)、重新启动系统(reboot)、获取/设置系统主机名(gethostname/sethostname)等。　　6. 其他类　　其他系统调用包括用于进行网络管理、套接字控制、用户管理的系统调用。　　有关各个系统调用的用法请查看相应的联机手册页，命令是：(man -S2系统调用名。) 　　8.4.4 Linux系统