系统调用
应用程序同系统之间的接口
由操作系统实现提供的所有系统调用所构成的集合即程序接口或应用编程接口(Application Programming Interface，API)。是应用程序同系统之间的接口。
系统调用简介
简述
操作系统的主要功能是为管理硬件资源和为应用程序开发人员提供良好的环境来使应用程序具有更好的兼容性，为了达到这个目的，内核提供一系列具备预定功能的多内核函数，通过一组称为系统调用（system call）的接口呈现给用户。系统调用把应用程序的请求传给内核，调用相应的内核函数完成所需的处理，将处理结果返回给应用程序。
现代的操作系统通常都具有多任务处理的功能，通常靠进程来实现。由于操作系统快速的在每个进程间切换执行，所以一切看起来就会像是同时的。同时这也带来了很多安全问题，例如，一个进程可以轻易的修改进程的内存空间中的数据来使另一个进程异常或达到一些目的，因此操作系统必须保证每一个进程都能安全的执行。这一问题的解决方法是在处理器中加入基址寄存器和界限寄存器。这两个寄存器中的内容用硬件限制了对储存器的存取指令所访问的储存器的地址。这样就可以在系统切换进程时写入这两个寄存器的内容到该进程被分配的地址范围，从而避免恶意软件。
为了防止用户程序修改基址寄存器和界限寄存器中的内容来达到访问其他内存空间的目的，这两个寄存器必须通过一些特殊的指令来访问。通常，处理器设有两种模式：“用户模式”与“内核模式”，通过一个标签位来鉴别当前正处于什么模式。一些诸如修改基址寄存器内容的指令只有在内核模式中可以执行，而处于用户模式的时候硬件会直接跳过这个指令并继续执行下一个。
同样，为了安全问题，一些I/O操作的指令都被限制在只有内核模式可以执行，因此操作系统有必要提供接口来为应用程序提供诸如读取磁盘某位置的数据的接口，这些接口就被称为系统调用。
当操作系统接收到系统调用请求后，会让处理器进入内核模式，从而执行诸如I/O操作，修改基址寄存器内容等指令，而当处理完系统调用内容后，操作系统会让处理器返回用户模式，来执行用户代码。
系统调用原理
系统中的程序类型及状态
操作系统中的状态分为管态（核心态）和目态（用户态）。特权指令：一类只能在核心态下运行而不能在用户态下运行的特殊指令。不同的操作系统特权指令会有所差异，但是一般来说主要是和硬件相关的一些指令。访管指令：本身是一条特殊的指令，但不是特权指令。（trap指令）。基本功能：“自愿进管”，能引起访管异常。
用户程序只在用户态下运行，有时需要访问系统核心功能，这时通过系统调用接口使用系统调用。
系统功能调用
系统功能调用：就是用户在程序中使用“访管指令”调用由操作系统提供的子功能集合。其中每一个系统子功能称为一个系统调用命令，也叫广义指令。
系统调用接口
系统功能调用是操作系统提供给程序设计人员的一种服务。程序设计人员在编写程序时，可以利用系统调用来请求操作系统的服务。
目的：方便用户使用。
系统调用和普通调用的区别
系统调用本质上是一种过程调用，但它是一种特殊的过程调用，与一般用户程序中的过程调用有明显的区别 。
运行状态不同
运行状态不同。系统调用的调用过程和被调用过程运行在不同的状态，而普通的过程调用一般运行在相同的状态。
调用方法不同
调用方法不同。系统调用必须通过软中断机制首先进入系统核心，然后才能转向相应的命令处理程序。普通过程调用可以直接由调用过程转向被调用过程。
返回问题
返回问题。在采用抢先式调度的系统中，当系统调用返回时，要重新进行调度分析――是否有更高优先级的任务就绪。普通的过程调用直接返回调用过程继续执行。
举例： Linux操作系统中的系统调用接口
进程控制
fork 创建一个新进程
clone 按指定条件创建子进程
execve 运行可执行文件
exit 中止进程
_exit 立即中止当前进程
getdtablesize 进程所能打开的最大文件数
getpgid 获取指定进程组标识号
setpgid 设置指定进程组标志号
getpgrp 获取当前进程组标识号
setpgrp 设置当前进程组标志号
getpid 获取进程标识号
getppid 获取父进程标识号
getpriority 获取调度优先级
setpriority 设置调度优先级
modify_ldt 读写进程的本地描述表
nanosleep 使进程睡眠指定的时间
nice 改变分时进程的优先级
pause 挂起进程，等待信号
personality 设置进程运行域
prctl 对进程进行特定操作
ptrace 进程跟踪
sched_get_priority_max 取得静态优先级的上限
sched_get_priority_min 取得静态优先级的下限
sched_getparam 取得进程的调度参数
sched_getscheduler 取得指定进程的调度策略
sched_rr_get_interval 取得按RR算法调度的实时进程的时间片长度
sched_setparam 设置进程的调度参数
sched_setscheduler 设置指定进程的调度策略和参数
sched_yield 进程主动让出处理器,并将自己等候调度队列队尾
vfork 创建一个子进程，以供执行新程序，常与execve等同时使用
wait 等待子进程终止
wait3 参见wait
waitpid 等待指定子进程终止
wait4 参见waitpid
capget 获取进程权限
capset 设置进程权限
getsid 获取会晤标识号
setsid 设置会晤标识号
文件读写操作
fcntl 文件控制
open 打开文件
creat 创建新文件
close 关闭文件描述字
read 读文件
write 写文件
pread 对文件随机读
pwrite 对文件随机写
lseek 移动文件指针
dup 复制已打开的文件描述字
dup2 按指定条件复制文件描述字
flock 文件加/解锁
poll I/O多路转换
truncate 截断文件
ftruncate 参见truncate
umask 设置文件权限掩码
fsync 把文件在内存中的部分写回磁盘
文件系统操作
access 确定文件的可存取性
chdir 改变当前工作目录
fchdir 参见chdir
chmod 改变文件方式
fchmod 参见chmod
chown 改变文件的属主或用户组
fchown 参见chown
lchown 参见chown
chroot 改变根目录
stat 取文件状态信息
lstat 参见stat
fstat 参见stat
fstatfs 参见statfs
readdir 读取目录项
getdents 读取目录项
mkdir 创建目录
mknod 创建索引节点
rmdir 删除目录
rename 文件改名
link 创建链接
symlink 创建符号链接
unlink 删除链接
readlink 读符号链接的值
mount 安装文件系统
umount 卸下文件系统
ustat 取文件系统信息
utime 改变文件的访问修改时间
utimes 参见utime
quotactl 控制磁盘配额
系统控制
ioctl I/O总控制函数
_sysctl 读/写系统参数
acct 启用或禁止进程记账
setrlimit 设置系统资源上限
getrusage 获取系统资源使用情况
uselib 选择要使用的二进制函数库
ioperm 设置端口I/O权限
iopl 改变进程I/O权限级别
outb 低级端口操作
reboot 重新启动
swapon 打开交换文件和设备
swapoff 关闭交换文件和设备
bdflush 控制bdflush守护进程
sysfs 取核心支持的文件系统类型
sysinfo 取得系统信息
alarm 设置进程的闹钟
getitimer 获取计时器值
gettimeofday 取时间和时区
settimeofday 设置时间和时区
time 取得系统时间
times 取进程运行时间
uname 获取当前UNIX系统的名称、版本和主机等信息
vhangup 挂起当前终端
nfsservctl 对NFS守护进程进行控制
vm86 进入模拟8086模式
create_module 创建可装载的模块项
delete_module 删除可装载的模块项
init_module 初始化模块
query_module 查询模块信息
*get_kernel_syms 取得核心符号,已被query_module代替
内存管理
brk 改变数据段空间的分配
sbrk 参见brk
mlock 内存页面加锁
munlock 内存页面解锁
mlockall 调用进程所有内存页面加锁
munlockall 调用进程所有内存页面解锁
mmap 映射虚拟内存页
munmap 去除内存页映射
mremap 重新映射虚拟内存地址
msync 将映射内存中的数据写回磁盘
mprotect 设置内存映像保护
getpagesize 获取页面大小
sync 将内存缓冲区数据写回硬盘
cacheflush 将指定缓冲区中的内容写回磁盘
网络
getdomainname 取域名
setdomainname 设置域名
gethostid 获取主机标识号
sethostid 设置主机标识号
gethostname 获取本主机名称
sethostname 设置主机名称
Socket 套接字
socketcall socket系统调用
socket 建立socket
bind 绑定socket到端口
connect 连接远程主机
accept 响应socket连接请求
send 通过socket发送信息
sendto 发送UDP信息
sendmsg 参见send
recv 通过socket接收信息
recvfrom 接收UDP信息
recvmsg 参见recv
listen 监听socket端口
select 对多路同步I/O进行轮询
shutdown 关闭socket上的连接
getsockname 取得本地socket名字
getpeername 获取通信对方的socket名字
getsockopt 取端口设置
setsockopt 设置端口参数
sendfile 在文件或端口间传输数据
socketpair 创建一对已联接的无名socket
用户管理
getuid 获取用户标识号
setuid 设置用户标志号
getgid 获取组标识号
setgid 设置组标志号
getegid 获取有效组标识号
setegid 设置有效组标识号
geteuid 获取有效用户标识号
seteuid 设置有效用户标识号
setregid 分别设置真实和有效的的组标识号
setreuid 分别设置真实和有效的用户标识号
getresgid 分别获取真实的,有效的和保存过的组标识号
setresgid 分别设置真实的,有效的和保存过的组标识号
getresuid 分别获取真实的,有效的和保存过的用户标识号
setresuid 分别设置真实的,有效的和保存过的用户标识号
setfsgid 设置文件系统检查时使用的组标识号
setfsuid 设置文件系统检查时使用的用户标识号
getgroups 获取后补组标志清单
setgroups 设置后补组标志清单
进程间通信
ipc 进程间通信总控制调用
sigaction 设置对指定信号的处理方法
sigprocmask 根据参数对信号集中的信号执行阻塞/解除阻塞等操作
sigpending 为指定的被阻塞信号设置队列
sigsuspend 挂起进程等待特定信号
signal 参见signal
kill 向进程或进程组发信号
*sigblock 向被阻塞信号掩码中添加信号,已被sigprocmask代替
*siggetmask 取得现有阻塞信号掩码,已被sigprocmask代替
*sigsetmask 用给定信号掩码替换现有阻塞信号掩码,已被sigprocmask代替
*sigmask 将给定的信号转化为掩码,已被sigprocmask代替
*sigpause 作用同sigsuspend,已被sigsuspend代替
sigvec 为兼容BSD而设的信号处理函数,作用类似sigaction
ssetmask ANSI C的信号处理函数,作用类似sigaction
消息
msgctl 消息控制操作
msgget 获取消息队列
msgsnd 发消息
msgrcv 取消息
管道
pipe 创建管道
信号量
semctl 信号量控制
semget 获取一组信号量
semop 信号量操作
共享内存
shmctl 控制共享内存
shmget 获取共享内存
shmat 连接共享内存
shmdt 拆卸共享内存
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