系統調用

簡述

操作系統的主要功能是為管理硬體資源和為應用程序開發人員提供良好的環境來使應用程序具有更好的兼容性，為了達到這個目的，內核提供一系列具備預定功能的多內核函數，通過一組稱為系統調用（system call)的介面呈現給用戶。系統調用把應用程序的請求傳給內核，調用相應的的內核函數完成所需的處理，將處理結果返回給應用程序。

現代的操作系統通常都具有多任務處理的功能，通常靠進程來實現。由於操作系統快速的在每個進程間切換執行，所以一切看起來就會像是同時的。同時這也帶來了很多安全問題，例如，一個進程可以輕易的修改進程的內存空間中的數據來使另一個進程異常或達到一些目的，因此操作系統必須保證每一個進程都能安全的執行。這一問題的解決方法是在處理器中加入基址寄存器和界限寄存器。這兩個寄存器中的內容用硬體限制了對儲存器的存取指令所訪問的儲存器的地址。這樣就可以在系統切換進程時寫入這兩個寄存器的內容到該進程被分配的地址範圍，從而避免惡意軟體。

為了防止用戶程序修改基址寄存器和界限寄存器中的內容來達到訪問其他內存空間的目的，這兩個寄存器必須通過一些特殊的指令來訪問。通常，處理器設有兩種模式：“用戶模式”與“內核模式”，通過一個標籤位來鑒別當前正處於什麼模式。一些諸如修改基址寄存器內容的指令只有在內核模式中可以執行，而處於用戶模式的時候硬體會直接跳過這個指令並繼續執行下一個。

同樣，為了安全問題，一些I/O操作的指令都被限制在只有內核模式可以執行，因此操作系統有必要提供介面來為應用程序提供諸如讀取磁碟某位置的數據的介面，這些介面就被稱為系統調用。

當操作系統接收到系統調用請求后，會讓處理器進入內核模式，從而執行諸如I/O操作，修改基址寄存器內容等指令，而當處理完系統調用內容后，操作系統會讓處理器返回用戶模式，來執行用戶代碼。

操作系統中的狀態分為管態（核心態）和目態（用戶態）。特權指令：一類只能在核心態下運行而不能在用戶態下運行的特殊指令。不同的操作系統特權指令會有所差異，但是一般來說主要是和硬體相關的一些指令。訪管指令：本身是一條特殊的指令，但不是特權指令。（trap指令）。基本功能：“自願進管”，能引起訪管異常。

用戶程序只在用戶態下運行，有時需要訪問系統核心功能，這時通過系統調用介面使用系統調用。

系統功能調用：就是用戶在程序中使用“訪管指令”調用由操作系統提供的子功能集合。其中每一個系統子功能稱為一個系統調用命令，也叫廣義指令。

系統功能調用是操作系統提供給程序設計人員的一種服務。程序設計人員在編寫程序時，可以利用系統調用來請求操作系統的服務。

目的：方便用戶使用。

系統調用本質上是一種過程調用，但它是一種特殊的過程調用，與一般用戶程序中的過程調用有明顯的區別。

運行狀態不同。系統調用的調用過程和被調用過程運行在不同的狀態，而普通的過程調用一般運行在相同的狀態。

調用方法不同。系統調用必須通過軟中斷機制首先進入系統核心，然後才能轉向相應的命令處理程序。普通過程調用可以直接由調用過程轉向被調用過程。

返回問題。在採用搶先式調度的系統中，當系統調用返回時，要重新進行調度分析――是否有更高優先順序的任務就緒。普通的過程調用直接返回調用過程繼續執行。

fork 創建一個新進程

clone 按指定條件創建子進程

execve 運行可執行文件

exit 中止進程

_exit 立即中止當前進程

getdtablesize 進程所能打開的最大文件數

getpgid 獲取指定進程組標識號

setpgid 設置指定進程組標誌號

getpgrp 獲取當前進程組標識號

setpgrp 設置當前進程組標誌號

getpid 獲取進程標識號

getppid 獲取父進程標識號

getpriority 獲取調度優先順序

setpriority 設置調度優先順序

modify_ldt 讀寫進程的本地描述表

nanosleep 使進程睡眠指定的時間

nice 改變分時進程的優先順序

pause 掛起進程，等待信號

personality 設置進程運行域

prctl 對進程進行特定操作

ptrace 進程跟蹤

sched_get_priority_max 取得靜態優先順序的上限

sched_get_priority_min 取得靜態優先順序的下限

sched_getparam 取得進程的調度參數

sched_getscheduler 取得指定進程的調度策略

sched_rr_get_interval 取得按RR演演算法調度的實時進程的時間片長度

sched_setparam 設置進程的調度參數

sched_setscheduler 設置指定進程的調度策略和參數

sched_yield 進程主動讓出處理器，並將自己等候調度隊列隊尾

vfork 創建一個子進程，以供執行新程序，常與execve等同時使用

wait 等待子進程終止

wait3 參見wait

waitpid 等待指定子進程終止

wait4 參見waitpid

capget 獲取進程許可權

capset 設置進程許可權

getsid 獲取會晤標識號

setsid 設置會晤標識號

fcntl 文件控制

open 打開文件

creat 創建新文件

close 關閉文件描述字

read 讀文件

write 寫文件

readv 從文件讀入數據到緩衝數組中

writev 將緩衝數組裡的數據寫入文件

pread 對文件隨機讀

pwrite 對文件隨機寫

lseek 移動文件指針

_llseek 在64位地址空間里移動文件指針

dup 複製已打開的文件描述字

dup2 按指定條件複製文件描述字

flock 文件加/解鎖

poll I/O多路轉換

truncate 截斷文件

ftruncate 參見truncate

umask 設置文件許可權掩碼

fsync 把文件在內存中的部分寫回磁碟

access 確定文件的可存取性

chdir 改變當前工作目錄

fchdir 參見chdir

chmod 改變文件方式

fchmod 參見chmod

chown 改變文件的屬主或用戶組

fchown 參見chown

lchown 參見chown

chroot 改變根目錄

stat 取文件狀態信息

lstat 參見stat

fstat 參見stat

statfs 取文件系統信息

fstatfs 參見statfs

readdir 讀取目錄項

getdents 讀取目錄項

mkdir 創建目錄

mknod 創建索引節點

rmdir 刪除目錄

rename 文件改名

link 創建鏈接

symlink 創建符號鏈接

unlink 刪除鏈接

readlink 讀符號鏈接的值

mount 安裝文件系統

umount 卸下文件系統

ustat 取文件系統信息

utime 改變文件的訪問修改時間

utimes 參見utime

quotactl 控制磁碟配額

ioctl I/O總控制函數

_sysctl 讀/寫系統參數

acct 啟用或禁止進程記賬

getrlimit 獲取系統資源上限

setrlimit 設置系統資源上限

getrusage 獲取系統資源使用情況

uselib 選擇要使用的二進位函數庫

ioperm 設置埠I/O許可權

iopl 改變進程I/O許可權級別

outb 低級埠操作

reboot 重新啟動

swapon 打開交換文件和設備

swapoff 關閉交換文件和設備

bdflush 控制bdflush守護進程

sysfs 取核心支持的文件系統類型

sysinfo 取得系統信息

adjtimex 調整系統時鐘

alarm 設置進程的鬧鐘

getitimer 獲取計時器值

setitimer 設置計時器值

gettimeofday 取時間和時區

settimeofday 設置時間和時區

stime 設置系統日期和時間

time 取得系統時間

times 取進程運行時間

uname 獲取當前UNIX系統的名稱、版本和主機等信息

vhangup 掛起當前終端

nfsservctl 對NFS守護進程進行控制

vm86 進入模擬8086模式

create_module 創建可裝載的模塊項

delete_module 刪除可裝載的模塊項

init_module 初始化模塊

query_module 查詢模塊信息

*get_kernel_syms 取得核心符號，已被query_module代替

brk 改變數據段空間的分配

sbrk 參見brk

mlock 內存頁面加鎖

munlock 內存頁面解鎖

mlockall 調用進程所有內存頁面加鎖

munlockall 調用進程所有內存頁面解鎖

mmap 映射虛擬內存頁

munmap 去除內存頁映射

mremap 重新映射虛擬內存地址

msync 將映射內存中的數據寫回磁碟

mprotect 設置內存映像保護

getpagesize 獲取頁面大小

sync 將內存緩衝區數據寫回硬碟

cacheflush 將指定緩衝區中的內容寫回磁碟

getdomainname 取域名

setdomainname 設置域名

gethostid 獲取主機標識號

sethostid 設置主機標識號

gethostname 獲取本主機名稱

sethostname 設置主機名稱

socketcall socket系統調用

socket 建立socket

bind 綁定socket到埠

connect 連接遠程主機

accept 響應socket連接請求

send 通過socket發送信息

sendto 發送UDP信息

sendmsg 參見send

recv 通過socket接收信息

recvfrom 接收UDP信息

recvmsg 參見recv

listen 監聽socket埠

select 對多路同步I/O進行輪詢

shutdown 關閉socket上的連接

getsockname 取得本地socket名字

getpeername 獲取通信對方的socket名字

getsockopt 取埠設置

setsockopt 設置埠參數

sendfile 在文件或埠間傳輸數據

socketpair 創建一對已聯接的無名socket

getuid 獲取用戶標識號

setuid 設置用戶標誌號

getgid 獲取組標識號

setgid 設置組標誌號

getegid 獲取有效組標識號

setegid 設置有效組標識號

geteuid 獲取有效用戶標識號

seteuid 設置有效用戶標識號

setregid 分別設置真實和有效的的組標識號

setreuid 分別設置真實和有效的用戶標識號

getresgid 分別獲取真實的，有效的和保存過的組標識號

setresgid 分別設置真實的，有效的和保存過的組標識號

getresuid 分別獲取真實的，有效的和保存過的用戶標識號

setresuid 分別設置真實的，有效的和保存過的用戶標識號

setfsgid 設置文件系統檢查時使用的組標識號

setfsuid 設置文件系統檢查時使用的用戶標識號

getgroups 獲取後補組標誌清單

setgroups 設置後補組標誌清單

ipc 進程間通信總控制調用

sigprocmask 根據參數對信號集中的信號執行阻塞/解除阻塞等操作

sigpending 為指定的被阻塞信號設置隊列

sigsuspend 掛起進程等待特定信號

signal 參見signal

kill 向進程或進程組發信號

*sigblock 向被阻塞信號掩碼中添加信號，已被sigprocmask代替

*siggetmask 取得現有阻塞信號掩碼，已被sigprocmask代替

*sigsetmask 用給定信號掩碼替換現有阻塞信號掩碼，已被sigprocmask代替

*sigmask 將給定的信號轉化為掩碼，已被sigprocmask代替

*sigpause 作用同sigsuspend,已被sigsuspend代替

sigvec 為兼容BSD而設的信號處理函數，作用類似sigaction

ssetmask ANSI C的信號處理函數，作用類似sigaction

msgctl 消息控制操作

msgget 獲取消息隊列

msgsnd 發消息

msgrcv 取消息

pipe 創建管道

semctl 信號量控制

semget 獲取一組信號量

semop 信號量操作

shmctl 控制共享內存

shmget 獲取共享內存

shmat 連接共享內存

shmdt 拆卸共享內存