学了这么久的Linux系统调用你知道多少?

来自公众号：入门小站

Linux系统中， 用户程序可以通过系统调用接口请求内核提供服务，这些服务可能会修改硬件状态，管理文件系统，或者对进程进行同步等操作。用户程序在执行过程中，如果需要使用系统调用，可以通过内置的系统库或者直接使用系统调用的接口函数。

系统调用的触发是在用户程序中进行的，当用户程序调用系统实用程序接口时，就会触发系统调用。在常见的情况下，系统调用接口的使用情景包括以下几种：

• 访问系统资源：例如访问硬件设备，管理设备驱动程序，或者配置网络协议等操作，都需要使用系统调用接口发起请求。
• 进程控制：用户需要启动新进程，调度进程，或者关闭进程等操作，都需要使用进程控制相关的系统调用接口。
• 文件系统操作：对于文件系统中的文件操作，用户需要使用系统调用接口来进行读取，写入，查询，控制等操作。

此外，当用户程序执行的操作需要访问操作系统内核空间中的资源时，如底层硬件资源、I/O 设备、文件系统、共享内存等等，都需要使用系统调用。

下面是 Linux 中系统调用的流程图：

             +-----------------+ 
             |                 |
             |    User mode    |
             |                 |
             +-----------------+
                      |
                      |
            +------------------------+
            |    System call library  |<----+
            +------------------------+     |
                      |                     |
                      |   System Call       |
                      +---------------------+    
                      |                     |
    +-------------------------------------|-----+
    |                                     |     |
    |  +-----------------+      +-----------------------+
    |  |                 |      |                       |
    |  | Kernel mode     |      | System call processing |
    |  |                 |      |                       |
    |  +-----------------+      +-----------------------+
    +---------------------------------------------------+

Linux 系统调用提供了多种功能，其中包括进程管理，文件管理，设备管理，网络管理和系统信息管理。

Linux 中的系统调用类型

1. 进程管理系统调用

进程管理系统调用包括创建新进程，等待进程结束，杀死进程，暂停和恢复进程等操作。其中最常用的系统调用包括:

• fork(): 该系统调用可以创建一个新进程，并复制父进程的所有资源和程序代码。通常在进程间通信和子进程创建中使用。
• execve(): 该系统调用用于在已有进程内执行一个新的程序。执行时，覆盖原进程的代码段、数据段、程序堆栈等。
• wait(): 该系统调用用于父进程等待子进程结束，回收其资源。在父进程调用 wait() 时，如果子进程已结束，父进程会立即返回；否则会被阻塞，直到子进程结束为止。

2. 文件管理系统调用

文件管理系统调用包括打开和关闭文件，读取和写入文件，锁定和解锁文件等操作。其中最常用的系统调用包括：

• open(): 该系统调用用于打开文件，并返回一个文件描述符（File Descriptor, FD），以后所有对文件的操作都要使用该 FD 进行。它的原型是：int open(const char * pathname, int flags, mode_t mode);
• close(): 该系统调用用于关闭文件。在使用完文件之后，一定要关闭，避免资源泄漏。它的原型是：int close(int fd);
• read(): 该系统调用用于从文件中读取数据，它的原型是：ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
• write(): 该系统调用用于向文件中写入数据，它的原型是：ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

3. 设备管理系统调用

设备管理系统调用包括设备驱动程序的信息、设备文件的访问，以及系统与IO设备的交互等操作。其中最常用的系统调用包括：

• ioctl(): 该系统调用用于控制 IO 设备的操作，包括获取设备状态信息，设置设备属性等。它的原型是：int ioctl(int fd, unsigned long request, ...);
• open() 和 close() 等之前提到的文件管理系统调用也可用于设备的访问。

4. 网络管理系统调用

网络管理系统调用用于网络资源的访问和管理。其中最常用的系统调用包括：

• socket(): 该系统调用用于创建一个套接字（socket），并返回一个文件描述符。它的原型是：int socket(int domain, int type, int protocol);
• accept(): 该系统调用用于监听一个套接字，并返回一个用于通信的新文件描述符。它的原型是：int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t * addrlen);
• connect(): 该系统调用用于连接到远程套接字。它的原型是：int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

5. 系统信息管理系统调用

系统信息管理系统调用用于获取系统的状态和信息。其中最常用的系统调用包括：

• getpid(): 该系统调用用于获取当前进程的 PID；
• getuid()：该系统调用用于获取当前进程的 UID。
• getcwd()：该系统调用用于获取当前工作目录。

总之，Linux 的系统调用提供丰富的功能，支持进程管理，文件管理，设备管理，网络管理，和系统信息管理等多种服务。在实际编程中，需要根据需求选择适当的系统调用来实现相应的功能。

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