01-1.系统编程概述与系统调用
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系统调用解释
系统调用是操作系统提供的一组接口,用于访问操作系统内部的功能和资源。
系统调用可以被应用程序调用,从而实现对操作系统的操作。
系统调用是操作系统和应用程序之间的接口,它可以提供各种服务,如文件操作、进程控制、内存管理、网络通信等。
系统调用通常由操作系统内核实现,应用程序需要使用系统调用的编号来请求相应的服务。
系统调用编号是操作系统内部的标识符,每个系统调用都有一个唯一的编号。
应用程序通过系统调用传递参数和获取返回值,这些参数和返回值必须遵循特定的规则和格式。
系统调用是操作系统的核心功能之一,它可以提供安全、高效、可靠的接口,使得应用程序可以访问操作系统的资源和功能。
系统调用也是操作系统性能的重要指标之一,不同的系统调用对操作系统的性能影响也不同。
总之,了解系统调用的原理和使用方法,对于理解和开发操作系统和应用程序都是非常重要的。
- 1 -。
系统调用知识点总结一、系统调用的概念系统调用是操作系统内核提供给用户程序的接口,用于访问操作系统内核提供的服务和资源。
操作系统提供了各种系统调用,包括文件操作、进程管理、网络通信、内存管理、设备管理等。
用户程序通过系统调用可以向操作系统请求服务,比如打开文件、创建进程、发送网络数据等。
系统调用是用户程序和操作系统内核之间的桥梁,它为用户程序提供了访问操作系统内核功能的途径。
二、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。
当用户程序执行系统调用时,会触发处理器从用户态切换到内核态,然后执行相应的内核代码。
在Linux系统中,系统调用的实现原理一般包括以下几个步骤:1. 用户程序通过系统调用指令(比如int 0x80或syscall指令)发起系统调用请求。
2. 处理器从用户态切换到内核态,执行相应的内核代码。
3. 内核根据系统调用号(syscall number)找到相应的系统调用处理函数。
4. 内核执行系统调用处理函数,完成相应的操作。
5. 内核将处理结果返回给用户程序,然后从内核态切换回用户态。
三、系统调用的调用方式系统调用的调用方式包括直接调用、库函数封装和系统命令等。
用户程序可以通过直接调用系统调用指令来执行系统调用,也可以通过库函数封装的方式来调用系统调用,比如C 标准库中的文件操作函数(如open、read、write等)就是封装了系统调用的库函数,用户程序可以直接调用这些库函数来进行文件操作。
此外,用户程序还可以通过系统命令来触发系统调用,比如在命令行中使用cat命令来读取文件就是通过系统命令来触发系统调用。
四、常用系统调用常用系统调用包括文件操作、进程管理、网络通信、内存管理、设备管理等。
在Linux系统中,常见的系统调用包括:1. 文件操作系统调用:open、read、write、close、lseek等。
2. 进程管理系统调用:fork、exec、wait、exit等。
《系统调用通俗理解》嘿,咱今天来聊聊系统调用是啥玩意儿。
这名字听上去挺高大上,其实啊,没那么难理解。
咱就把电脑系统想象成一个大公司。
这个大公司里有好多部门,每个部门都有自己的任务。
比如说,有管显示画面的部门,有管存储文件的部门,还有管连接网络的部门等等。
那系统调用呢,就像是你在这个大公司里办事儿的时候,需要找不同部门帮忙的一个途径。
比如说,你想在屏幕上显示点东西,那就得跟管显示画面的部门打个招呼,让他们帮你把这事儿办了。
这打招呼的过程,就是系统调用。
咱平时用电脑的时候,可能感觉不到系统调用的存在。
但其实啊,它一直在背后默默地工作呢。
你打开一个软件,软件要从硬盘里读取数据,就得通过系统调用让管存储文件的部门行动起来。
你上网浏览网页,也是通过系统调用让管网络的部门忙起来。
系统调用就像是一个中间人,把你和电脑系统里的各个部门连接起来。
没有它,你就没法让这些部门为你服务。
它就像一个万能的小助手,只要你有需求,它就会帮你找到合适的部门来解决问题。
比如说,你想打印一份文件。
你点击打印按钮,这时候系统调用就开始发挥作用了。
它会找到管打印机的部门,告诉他们你要打印文件,然后把文件的内容传过去,让打印机开始工作。
要是没有系统调用,你就只能干着急,不知道怎么让打印机动起来。
系统调用也不是随便就能用的哦。
就像你在公司里找别人帮忙,也得有规矩。
系统调用也有自己的规则和流程。
它得保证安全,不能让随便什么人都能随便调用系统的功能。
不然的话,电脑系统就会乱套啦。
总之啊,系统调用虽然听上去很专业,但其实就是电脑系统里的一个小帮手。
它让我们能更方便地使用电脑,让电脑为我们做各种事情。
咱以后用电脑的时候,也可以想想这个默默工作的小助手,感谢它为我们带来的便利。
嘿嘿。
C语言操作系统系统调用和进程管理在计算机编程中,C语言是一种广泛使用的高级编程语言,其功能强大且灵活,可以用于开发各种类型的应用程序。
在C语言中,操作系统系统调用和进程管理是两个重要的主题。
本文将深入探讨C语言中操作系统系统调用和进程管理的相关概念和技术。
一、操作系统系统调用操作系统系统调用是操作系统提供给应用程序的接口,应用程序可以通过调用系统调用来获得操作系统所提供的各种服务和功能。
C语言提供了一系列的库函数来直接调用操作系统的系统调用。
下面是一些常见的操作系统系统调用:1. 文件系统操作:C语言中的文件操作函数(如fopen、fread、fwrite、fclose等)就是通过操作系统的系统调用来实现的。
这些函数使得应用程序可以对文件进行读写、创建和删除等操作。
2. 进程创建和管理:操作系统提供了一些系统调用来创建和管理进程。
例如,fork系统调用可以创建一个新进程,exec系统调用可以在当前进程中执行一个新程序。
3. 进程间通信:操作系统提供了多种进程间通信的机制,例如管道、消息队列、共享内存等。
应用程序可以通过操作系统的系统调用来使用这些机制进行进程间的数据交换和通信。
4. 网络通信:操作系统提供了一系列网络相关的系统调用,例如socket、bind、listen等。
这些系统调用使得应用程序可以通过网络进行数据传输和通信。
二、进程管理进程是指计算机中正在运行的程序的实例。
操作系统负责管理和调度进程,以确保它们能够按照既定的规则和优先级进行执行。
C语言提供了一些函数和技术来实现对进程的管理。
1. 进程创建:使用fork系统调用可以在当前进程的基础上创建一个新的子进程。
子进程将会继承父进程的地址空间和资源,但是它有自己的独立执行流。
2. 进程执行:使用exec系列系统调用可以在当前进程中执行一个新的程序。
通过指定可执行文件的路径和参数,操作系统将会加载并执行该程序。
3. 进程间通信:进程间通信是多个进程之间进行数据交换和通信的一种机制。
操作系统系统调用的概念
《操作系统系统调用那些事儿》
嘿,咱今儿来聊聊操作系统系统调用这个听起来有点高大上的玩意儿。
其实吧,这系统调用就像是我们生活中的一个小例子。
你看哈,就好比我们去超市买东西。
咱走进超市,这超市就像是操作系统。
我们在超市里逛啊逛,看到喜欢的东西了,这时候咱就得去跟售货员说:“嘿,我要这个!”这“要这个”的过程,就跟系统调用差不多。
我们向操作系统提出请求,就像我们向售货员表达我们想要某个商品一样。
售货员呢,就会根据我们的要求去拿东西给我们,操作系统也是这样,会根据我们的系统调用去执行相应的操作,满足我们的需求呀。
比如说,我们想在电脑上打开一个文件,那我们就得通过系统调用告诉操作系统:“嘿,给我把这个文件打开!”然后操作系统就乖乖地去执行这个任务啦。
这多有意思呀!
总之呢,操作系统系统调用就是这么个事儿,它就像我们在超市里跟售货员打交道一样平常又重要呢!哈哈!。
系统调用原理摘要:一、系统调用简介1.系统调用的概念2.系统调用的重要性二、系统调用原理1.系统调用接口2.系统调用处理程序3.系统调用实现原理a.系统调用号b.参数传递c.返回值d.系统调用实现三、系统调用应用1.文件操作2.进程管理3.内存管理4.设备驱动四、系统调用与用户程序的关系1.用户程序调用系统调用2.系统调用将请求传递给内核3.内核处理请求并返回结果正文:一、系统调用简介系统调用是操作系统提供给用户程序的一组应用编程接口,它允许用户程序在需要时请求操作系统内核提供的服务。
系统调用为用户程序和操作系统内核之间提供了一个抽象层,使得用户程序无需关心底层的实现细节,只需通过调用相应的系统调用函数来完成所需功能。
这种设计使得用户程序和操作系统内核的开发与维护变得更加容易。
二、系统调用原理1.系统调用接口系统调用接口是用户程序与操作系统内核之间交互的桥梁,它定义了用户程序如何请求操作系统内核提供的服务。
通常,每种操作系统都有一组标准的系统调用接口,这些接口遵循一定的规范,以便用户程序能够方便地调用。
2.系统调用处理程序当用户程序调用一个系统调用时,操作系统内核会根据系统调用接口找到对应的系统调用处理程序。
系统调用处理程序负责处理用户程序的请求,并将其转换为内核可以理解和执行的指令。
3.系统调用实现原理系统调用的实现原理包括系统调用号、参数传递、返回值和系统调用实现。
a.系统调用号:每种系统调用都有一个唯一的编号,用户程序通过这个编号来请求相应的服务。
b.参数传递:用户程序调用系统调用时,需要传递所需的参数。
这些参数可以通过栈来传递,也可以通过寄存器来传递。
c.返回值:系统调用处理程序执行完成后,会返回一个结果值。
这个结果值可以通过栈来返回,也可以通过寄存器来返回。
d.系统调用实现:系统调用实现是操作系统内核中实际执行处理用户程序请求的部分。
它根据用户程序的请求执行相应的操作,如文件读写、进程创建等。
C语言系统调用总览C语言是一种广泛应用于系统级编程和软件开发的编程语言。
在C 语言中,系统调用是与操作系统交互的关键。
本文将为您提供一个关于C语言系统调用的全面总览,介绍各种常用的系统调用及其功能。
一、概述系统调用是操作系统提供给应用程序的接口,通过系统调用,应用程序可以获取操作系统的功能和资源。
C语言通过调用库函数来间接地访问操作系统提供的系统调用。
在C语言中,我们可以使用系统调用来执行诸如文件操作、进程管理、网络通信等各种任务。
二、文件操作系统调用文件操作是C语言中常见的任务之一。
以下是几个常用的文件操作系统调用:1. open()open()函数用于打开文件,并返回一个文件描述符,该文件描述符可以用于后续的文件操作。
该函数接受文件名和打开模式作为参数,并返回文件描述符。
2. read()read()函数用于从已打开的文件中读取数据。
它接受文件描述符、缓冲区地址和读取的字节数作为参数,并返回实际读取的字节数。
3. write()write()函数用于向已打开的文件中写入数据。
它接受文件描述符、缓冲区地址和写入的字节数作为参数,并返回实际写入的字节数。
4. close()close()函数用于关闭已打开的文件。
它接受文件描述符作为参数,并返回关闭操作的状态。
三、进程管理系统调用进程管理是操作系统中一个重要的功能,下面是几个常用的进程管理系统调用:1. fork()fork()函数用于创建一个新的进程,新进程是原有进程的副本。
它返回0给新的子进程,返回子进程的进程ID给原进程。
2. exec()exec()函数用于在当前进程中执行一个新的程序。
它接受可执行文件的路径和参数列表作为参数,并将当前进程替换为新的程序。
3. wait()wait()函数用于使一个进程等待其子进程的结束。
它返回已终止子进程的进程ID,并提供有关子进程终止状态的信息。
四、网络通信系统调用网络通信在现代应用程序中起着至关重要的作用。
C语言系统调用详解在计算机编程中,C语言是一种常用的编程语言,它具备底层编程的能力,并且被广泛应用于操作系统和系统编程中。
在C语言中,系统调用是一种与操作系统交互的重要机制,它允许程序访问操作系统提供的各种服务和资源。
本文将详细介绍C语言中的系统调用,包括其概念、基本用法和常见示例。
一、概念解析系统调用是指程序通过调用操作系统提供的函数来访问操作系统功能的过程。
在C语言中,系统调用通常是以函数的形式存在,通过调用这些函数可以实现对底层资源和服务的访问。
系统调用提供了一种独立于具体硬件和操作系统的编程接口,使得程序可以在不同的操作系统和硬件平台上运行。
二、基本用法在C语言中,使用系统调用需要包含相应的头文件,并且通过函数调用来实现。
下面是一些常见的系统调用函数及其用法:1. 文件操作:a. 打开文件:使用open()函数可以打开一个文件,并返回一个文件描述符,用于后续对文件的读写操作。
b. 读取文件:使用read()函数可以从文件中读取数据,并将其存储到指定的缓冲区中。
c. 写入文件:使用write()函数可以将数据写入文件中。
d. 关闭文件:使用close()函数可以关闭已打开的文件。
2. 进程控制:a. 创建新进程:使用fork()函数可以创建一个新的进程,该新进程是父进程的副本。
b. 执行新程序:使用exec()函数族中的某个函数可以执行一个新的程序,替换当前进程的地址空间。
c. 等待子进程结束:使用wait()函数可以让父进程等待子进程的结束,并获取子进程的返回状态。
3. 网络通信:a. 创建套接字:使用socket()函数可以创建一个网络套接字,用于网络通信。
b. 绑定套接字:使用bind()函数可以将套接字与指定的IP地址和端口绑定。
c. 监听连接请求:使用listen()函数可以使套接字处于监听状态,等待其他程序的连接请求。
d. 接受连接:使用accept()函数可以接受其他程序的连接请求。
操作系统内核的基础知识和编程技巧操作系统内核的基础知识和编程技巧随着计算机技术的不断发展,操作系统(Operating System,简称OS)也得到了极大的发展。
计算机所运行的应用程序必须借助于操作系统来完成各种各样的任务,而操作系统内核则是操作系统的核心。
因此,了解操作系统内核的基础知识和编程技巧是每个计算机专业人员必备的技能之一。
什么是操作系统内核?操作系统内核是操作系统的核心组件,也是操作系统最为关键的部分。
它是运行在控制台上的程序,控制着计算机系统的硬件部件以及应用程序。
操作系统内核负责管理系统的输入输出,调度进程和线程,内存管理,文件系统管理等重要任务。
操作系统内核的结构操作系统内核通常由若干个模块组成,每个模块负责不同的任务。
内核的结构可以通过分层的方式来描述。
在分层结构中,每个层级的组件都为上一层提供服务,并且它们接收下一层组件的请求。
系统调用操作系统内核的核心功能之一就是系统调用(System Call),也可以叫做内核调用(Kernel Call)。
一个系统调用是应用程序通过操作系统内核来访问系统资源的一种标准方式。
系统调用常见的应用有开启一个文件、读取一个文件或打开一个网络连接等。
系统调用过程可以总结为以下几个步骤:1.用户程序通过应用程序编程接口(API)调用操作系统内核函数。
2.操作系统内核函数接收请求并验证是否合法。
3.内核函数执行相应的系统操作。
4.操作完成后,内核函数返回结果给用户程序。
系统调用对于操作系统内核的稳定性非常重要。
因此,内核调用的执行必须获得足够的控制和保护。
此外,编写一个内核调用需要非常小心,因为它可以直接影响到整个系统的性能。
进程调度进程调度是操作系统内核的另一个核心功能。
进程调度是指操作系统如何安排进程使用CPU的时间,使多个进程在CPU上执行,从而实现进程间的并发执行。
在多任务环境下,操作系统可以在各个进程之间进行调度,以便它们充分利用CPU资源。
嵌入式系统工程师
系统编程概述与系统调用
系统编程概述
系统调用概述
系统调用I/O函数 系统调用与库
系统编程概述
系统调用概述
系统调用I/O函数 系统调用与库
系统编程概述
操作系统的职责
操作系统用来管理所有的资源,并将不同的设备和不同的程序关联起来。
什么是Linux系统编程
在有操作系统的环境下编程,并使用操作系统提供
的系统调用及各种库,对系统资源进行访问。
学会了C语言再知道一些使用系统调用的方法,就可以进行Linux系统编程了。
大纲
系统编程概述
系统调用概述
系统调用I/O函数
系统调用与库
类UNIX系统的软件层次
系统调用是操作系统提供给用户程序的一组“特殊”函数接口。
Linux的不同版本提供了两三百个系统调用。
用户程序可以通过这组接口获得操作系统(内核)提供的服务。
例如:
用户可以通过文件系统相关的系统调用,请求系统打开文件、关闭文件或读写文件。
系统调用按照功能逻辑大致可分为:
进程控制、进程间通信、文件系统控制、系统控制、内存管理、网络管理、socket控制、用户管理。
系统调用的返回值:
通常,用一个负的返回值来表明错误,返回一个0值表明成功。
错误信息存放在全局变量errno中,用户可用perror函数打印出错信息。
系统调用概述
系统调用遵循的规范
在Linux中,应用程序编程接口(API)遵循POSIX标准。
POSIX标准基于当时现有的UNIX 实践和经验,描述了操作系统的系统调用编程接口(实际上就是API),用于保证应用程序可以在源代码一级上在多种操作系统上移植运行。
如:
linux下写的open、write 、read可以直接移植到unix操作系统下。
大纲
系统编程概述
系统调用概述
系统调用I/O函数
系统调用与库
系统调用中操作I/O的函数,都是针对文件描述符的。
通过文件描述符可以直接对相应的文件进行操作。
如:open、close、write 、read、ioctl
文件描述符
文件描述符是非负整数。
打开现存文件或新建文件时,系统(内核)会返回一个文件描述符。
文件描述符用来指定已打开的文件。
#define STDIN_FILENO 0 //标准输入的文件描述符#define STDOUT_FILENO 1 //标准输出的文件描述符#define STDERR_FILENO 2 //标准错误的文件描述符程序运行起来后这三个文件描述符是默认打开的。
open函数:打开一个文件
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
当文件存在时使用:
int open(const char *pathname, int flags);
当文件不存在时使用:
int open(const char *pathname,
int flags, mode_t mode);
open函数:打开一个文件
参数:
pathname:文件的路径及文件名。
flags:open函数的行为标志。
mode:文件权限(可读、可写、可执行)的设置。
返回值:
成功返回打开的文件描述符。
失败返回-1,可以利用perror去查看原因。
flags的取值及其含义
取值含义
O_RDONLY以只读的方式打开
O_WRONLY以只写的方式打开
O_RDWR以可读、可写的方式打开
flags除了取上述值外,还可与下列值位或
O_CREAT文件不存在则创建文件,使用此选项时需使用mode说明文件的权限
O_EXCL如果同时指定了O_CREAT,且文件已经存在,则出错
O_TRUNC如果文件存在,则清空文件内容
O_APPEND写文件时,数据添加到文件末尾
O_NONBLOCK当打开的文件是FIFO、字符文件、块文件时,此选项为非阻塞标志位
mode的取值及其含义
取值八进制数含义
S_IRWXU00700文件所有者的读、写、可执行权限
S_IRUSR00400文件所有者的读权限
S_IWUSR00200文件所有者的写权限
S_IXUSR00100文件所有者的可执行权限
S_IRWXG00070文件所有者同组用户的读、写、可执行权限S_IRGRP00040文件所有者同组用户的读权限
S_IWGRP00020文件所有者同组用户的写权限
S_IXGRP00010文件所有者同组用户的可执行权限
S_IRWXO00007其他组用户的读、写、可执行权限
S_IROTH00004其他组用户的读权限
S_IWOTH00002其他组用户的写权限
S_IXOTH00001其他组用户的可执行权限
close函数:关闭一个文件
#include <unistd.h>
int close(int fd);
参数:
fd是调用open打开文件返回的文件描述符。
返回值:
成功返回0。
失败返回-1,可以利用perror去查看原因。
write函数:把指定数目的数据写到文件
#include <unistd.h>
ssize_t write(int fd, const void *addr,
size_t count);
参数:
fd:文件描述符。
addr:数据首地址。
count:写入数据的字节个数。
返回值:
成功返回实际写入数据的字节个数。
失败返回-1,可以利用perror去查看原因。
read函数:把指定数目的数据读到内存
#include <unistd.h>
ssize_t read(int fd, void *addr, size_t count);
参数:
fd:文件描述符。
addr:内存首地址。
count:读取的字节个数。
返回值:
成功返回实际读取到的字节个数。
失败返回-1,可以利用perror去查看原因。
系统调用I/O函数
remove库函数:删除文件
#include <stdio.h>
int remove(const char *pathname);
参数:
pathname :文件的路名+文件名。
返回值:
成功返回0。
失败返回-1,可以利用perror去查看原因。
大纲
系统编程概述
系统调用概述
系统调用I/O函数
系统调用与库
库函数由两类函数组成
不需要调用系统调用
不需要切换到内核空间即可完成函数全部功能,并且将结果反馈给应用程序,如strcpy、bzero等字符串操作函数。
需要调用系统调用
需要切换到内核空间,这类函数通过封装系统调用去实现相应功能,如printf、fread等。
库函数与系统调用的关系:
并不是所有的系
统调用都被封装成
了库函数,系统提
供的很多功能都必
须通过系统调用才
能实现。
系统调用是需要时间的,程序中频繁的使用系统调用会降低程序的运行效率。
当运行内核代码时,CPU工作在内核态,在系统调用发生前需要保存用户态的栈和内存环境,然后转入
内核态工作。
系统调用结束后,又要切换回用户态。
这种环境的
切换会消耗掉许多时间。
库函数访问文件的时候根据需要,设置不同类型的缓冲区,从而减少了直接调用IO系统调用的次数,提高了访问效率。
应用程序调用printf函数时,函数执行的过程:
标准I/O库函数
练习
目标:
使用系统调用实现cp命令。
原理:
使用系统调用open打开文件,使用read从文件读数据,使用write向文件写数据。
传给可执行程序的参数个数存放在main函数的argc中,参数首地址存放在指针数组argv 中。