天天3分钟操做系统修炼秘籍（5）：系统调用

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操做系统的服务端口：系统调用

用户进程工做在用户态，它是受限的，不少涉及到硬件的操做都没法执行，可是它们又想要取得结果，就只能请求工做在内核态的操做系统帮助完成这些操做，并将操做结果交给用户进程。

系统调用（system call）就是操做系统提供给用户进程请求操做系统作一些特权操做的接口，即为用户进程提供服务的窗口。在Linux下能够经过man syscalls命令查看Linux提供的全部系统调用。

理解系统调用其实很简单，好比有一个程序想要读取a.log文件（例如head -n 1 a.log），读取以前必须先打开文件，可是用户进程是没有权限打开文件的，因此用户进程只能发送一个open()的系统调用请求操做系统去帮忙打开这个文件，操做系统打开这个文件后会将打开的结果——文件描述符交给用户进程，用户进程经过这个文件描述符就能去操做这个文件。再进一步，用户进程想要从这个打开的文件中读取一行数据，用户进程是没有权限读取文件的，只能发送一个read()系统调用请求操做系统去读取这一行数据，操做系统读取这行数据后就能交给用户进程。

不难发现，系统调用open()和read()都像是函数。其实它们确实都是函数，只不过是比较特殊的由操做系统提供的，通常是由汇编语言编写或参杂了部分汇编代码，由于它们要和硬件交互。

对于非C程序，其实本质仍是同样的。好比CPython，也有open()函数，它是对C库函数open()的再次封装。因此，在Python程序中调用open()方法打开文件，实际上是调用C库的open()函数，再经过open()库函数发起系统调用请求操做系统打开文件，并将结果交给Python程序。

最后，结合前面介绍的中断概念，描述下发起系统调用后的主要过程：

1. 发起系统调用，请求操做系统帮忙执行某些操做，这会产生软中断；
   
2. 软中断致使陷入内核，CPU控制权交给操做系统，操做系统处理中断，即执行被请求的操做；
   
3. 若是一切正常，操做系统在完成操做后会恢复到断点处继续向下执行，这会回到用户态；
   
4. 用户进程取得操做系统操做的成果，继续向下执行。