系统调用学习卡片

• 系统调用是操作系统提供给应用程序请求内核服务的编程接口
• 作用：作为用户程序和硬件之间的桥梁，实现资源管理和服务请求
• 接口类型：
  • 命令接口：包括GUI和命令行接口，面向终端用户
  • 程序接口：由系统调用组成，面向应用程序开发者

层级关系：

1. 模拟硬件层
2. 操作系统层（提供系统调用）
3. 高级语言库函数层
4. 应用程序层

打印机资源占用案例：

• 场景：WPS和Word两个进程同时请求打印服务
• 问题：打印内容混杂（先打印一行WPS内容，再打印一行Word内容）
• 原因：进程对共享资源（打印机）的无序竞争访问
• 解决方案：
  • 操作系统统一管理共享资源
  • 通过系统调用实现资源的互斥访问
  • 内核协调处理并发请求

关键结论：
系统调用是保证资源共享安全性的必要机制

关键区别：

提供者

系统调用：操作系统内核

库函数：高级语言

特权需求

系统调用：需要特权指令的功能必须通过系统调用

库函数：部分无需特权

封装关系

系统调用：底层接口

库函数：可能封装系统调用或完全用户态实现

示例：

• 必须使用系统调用：文件创建、内存分配、设备I/O、进程控制等
• 无需系统调用：取绝对值、三角函数等数学运算

1. 传参阶段：通过寄存器传递参数（系统调用类型和具体参数）
2. 陷入指令：执行trap/访管指令（非特权指令但会引发中断）
3. 权限转换：CPU从用户态切换到内核态
4. 入口程序：执行系统调用对应的内核处理程序
5. 服务执行：内核完成请求的服务
6. 返回恢复：切换回用户态继续执行应用程序

关键细节：

• 陷入指令是用户态到内核态的唯一合法入口
• 参数1通常指明系统调用类型
• 系统调用入口程序本质是特殊的中断处理程序

典型功能分类：

• 设备管理：请求/释放设备
• 文件管理：创建/删除文件
• 进程控制：创建/终止进程
• 进程通信：消息传递
• 内存管理：分配/回收内存

核心要点：

• 所有共享资源操作必须通过系统调用实现
• 陷入指令的三个名称：trap指令/访管指令/陷入指令
• 系统调用请求在用户态发起，处理在内核态完成