什么是系统调用

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1. 什么是系统调用?

系统调用（System Call）是操作系统提供给应用程序的一组接口，用于访问操作系统的功能和服务。通过系统调用，应用程序可以请求操作系统执行一些需要特权级别的操作，比如访问硬件设备、申请内存、创建进程等。系统调用是用户程序访问操作系统功能的唯一途径，是用户态和内核态之间的桥梁。

2. 系统调用的实现原理

系统调用的实现原理涉及到用户态和内核态的切换。当用户程序需要执行一些需要特权级别的操作时，就需要通过系统调用的方式切换到内核态，让操作系统代表用户程序执行这些操作。

在 Linux 系统中，系统调用的实现原理大致如下：

  • 用户程序通过调用特定的系统调用接口（如 int 0x80 或 syscall 指令）发起系统调用请求。
  • CPU 会暂停当前程序的执行，保存当前程序的状态，然后跳转到操作系统内核中对应的系统调用处理程序执行。
  • 系统调用处理程序在内核态下执行，根据系统调用的类型，执行相应的特权级别的操作，比如访问硬件设备、管理内存等。
  • 操作系统内核执行完系统调用后，将结果返回给用户程序，并将用户程序之前保存的状态恢复，然后切换回用户态，让用户程序继续执行。

通过这种方式，用户程序可以在受限的环境下运行，而操作系统可以保护系统资源，防止用户程序对系统造成破坏。同时，系统调用为用户程序提供了访问操作系统功能和服务的途径，使得用户程序可以利用操作系统提供的各种功能和服务。