OS中的系统调用：类型和示例

操作系统中的系统调用是什么？

甲系统调用是提供一种方法和操作系统之间的接口的机制。它是一种编程方法，其中计算机程序向OS的内核请求服务。

系统调用通过API（应用程序编程接口）向用户程序提供操作系统的服务。系统调用是内核系统的唯一入口点。

操作系统中的系统调用

系统调用示例

例如，如果我们需要编写程序代码以从一个文件中读取数据，则将该数据复制到另一个文件中。程序需要的第一个信息是两个文件的名称，即输入文件和输出文件。

在交互式系统中，此类程序执行需要OS进行一些系统调用。

• 第一个电话是在屏幕上写提示信息
• 其次，从键盘读取定义两个文件的字符。

系统调用如何工作？

以下是系统调用的步骤：

系统调用的架构

如上图所示。

步骤1）在用户模式下执行的过程，直到系统调用将其中断为止。

步骤2）之后，系统调用将优先以内核模式执行。

步骤3）系统调用执行结束后，控制权返回到用户模式。

步骤4）以内核模式恢复用户进程的执行。

为什么在OS中需要系统调用？

以下是需要在OS中进行系统调用的情况：

• 从文件读取和写入需要系统调用。
• 如果文件系统要创建或删除文件，则需要系统调用。
• 系统调用用于创建和管理新流程。
• 网络连接需要系统调用来发送和接收数据包。
• 访问诸如扫描仪，打印机之类的硬件设备需要系统调用。

系统调用的类型

这是OS中使用的五种系统调用：

• 过程控制
• 文件管理
• 设备管理
• 信息维护
• 通讯技术

过程控制

该系统调用执行流程创建，流程终止等任务。

功能：

• 终止并中止
• 加载并执行
• 创建流程并终止流程
• 等待并签名活动
• 分配和释放内存

文件管理

文件管理系统调用处理文件操作作业，例如创建文件，读取和写入等。

功能：

• 建立档案
• 删除文件
• 打开和关闭文件
• 读取，写入和重新定位
• 获取和设置文件属性

设备管理

设备管理完成设备操作的工作，例如从设备缓冲区读取，写入设备缓冲区等。

功能

• 请求和释放设备
• 逻辑上连接/分离设备
• 获取和设置设备属性

信息维护

它处理信息及其在OS和用户程序之间的传输。

功能：

• 获取或设置时间和日期
• 获取过程和设备属性

通讯：

这些类型的系统调用专门用于进程间通信。

功能：

• 创建，删除通讯连接
• 发送，接收消息
• 帮助操作系统传输状态信息
• 连接或分离远程设备

传递系统调用参数的规则

以下是将参数传递给系统调用的一般通用规则：

• 操作系统应将参数压入或弹出堆栈。
• 参数可以在寄存器中传递。
• 当参数多于寄存器时，应将其存储在一个块中，并将块地址作为参数传递给寄存器。

OS中使用的重要系统调用

wait()

在某些系统中，一个进程需要等待另一个进程完成其执行。当父进程创建子进程时，会发生这种情况，并且父进程的执行将保持挂起状态，直到其子进程执行为止。

父进程的挂起自动通过wait（）系统调用发生。当子进程结束执行时，控件将移回到父进程。

fork()

流程使用此系统调用创建作为其自身副本的流程。在此系统的帮助下，“调用”父进程将创建一个子进程，并且该父进程的执行将被暂停，直到该子进程执行为止。

exec()

当已运行进程的上下文中的可执行文件替换较旧的可执行文件时，将运行此系统调用。但是，原始过程标识符保留下来，因为未构建新过程，而是将堆栈，数据，头，数据等替换为新过程。

kill()

OS使用kill（）系统调用将终止信号发送到促使该进程退出的进程。但是，kill系统调用并不一定意味着终止进程，并且可能具有多种含义。

exit()

exit（）系统调用用于终止程序执行。特别是在多线程环境中，此调用定义线程执行已完成。在使用exit（）系统调用之后，操作系统将回收该进程使用的资源。