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Asked: 2022-02-20 19:35:30 +0800 CST

直接使用系统调用

  • 772

我对操作系统中的系统调用有很大的困惑。根据“操作系统概念第9”一书，提到（在第63页）：

然而，大多数程序员从来没有看到过这种级别的细节。通常，应用程序开发人员根据应用程序编程接口（API）设计程序。

在幕后，构成 API 的函数通常代表应用程序程序员调用实际的系统调用。

这意味着，作为程序员，我们不直接使用系统调用。但是，我看到了教如何直接使用系统调用的视频，比如这个，它访问 read|() 和 write() 系统调用。所以系统调用可以直接使用，也可以使用 API 或两者都使用？？

system-calls

4 个回答

  1. 如果没有额外的上下文，引用所指的抽象级别并不完全清楚。但是，如果是在谈论操作系统的设计概念，那可能是在谈论更低的层。

    你有没有问过自己打电话时实际发生write()了什么？系统库可能会对这些值进行一些完整性检查，然后可能最终将它们交给操作系统内核。

    这是你开始真正深入杂草的地方。它究竟如何做到这一点将取决于您的操作系统，甚至它运行的特定处理器架构。例如，Linux 在内部使用syscall()向内核发送系统调用信号。但是你可能会再次正确地问——syscall()现在做什么？非常粗略地，它将您的参数以标准化形式存储在某处，然后运行一个特殊的处理器指令，该指令切换到特权模式并跳转到某处操作系统内核中的系统调用处理程序。

    现在没有什么能阻止你删除所有这些中间人，只需将你的参数放在正确的处理器寄存器中，然后自己运行这条指令。没有规定说你必须使用write()，甚至syscall(). 这些功能只是方便的功能，因为syscall()可以在每个 Linux 上工作，无论处理器如何；并且write()可以在任何机器上工作，无论操作系统如何。

    我怀疑这可能就是你的书所谈论的，如果它谈论的是操作系统设计的话。作为开发人员，您不需要使用这些功能，但在绝大多数情况下您想要使用。但是，这些功能本身必须由设计人员为您的操作系统的标准库实现。它们本身就是 API——标准化的接口，使您不必处理处理器内部。

    • 14

  2. 调用系统调用的 API 是用代码编写的，例如 C 和内联汇编的混合。如果您愿意，可以将相同或类似的代码放入应用程序中。

    这是很少做的。该技术用于演示程序，以显示完全独立的可执行文件在没有库依赖关系的情况下可以有多小，但可以做一些有用的事情。

    为非 C 语言的运行时工作的人可能会选择使用原始系统调用来避免对 C 库的依赖。

    在 GNU/Linux 世界中，内核和用户空间几乎是完全独立的项目。可以想象这样一种情况，即开发了一些有用的系统调用，应用程序想要使用，但应用程序必须在 C 库较旧的系统中运行，并且不将该系统调用作为 API 公开（但其内核是较新并具有系统调用）。在这种情况下，应用程序可以使用系统调用的唯一方法是自己发出它。

    在某些情况下，API 不直接对应于底层系统调用，并且出于性能等各种原因，应用程序开发人员决定将这些系统调用掌握在自己手中。

    例如，在 GNU/Linux 上，POSIX 函数opendir和readdir，用于在目录上打开类似流的对象并逐个读取目录条目，被实现为getdents系统调用：用于将整批目录条目读取到数组中的函数. 有人可能有兴趣直接使用这样的东西，而不是通过一对一的 API。

    注意手册页getdents：

    SYNOPSIS
   int getdents(unsigned int fd, struct linux_dirent *dirp,
                unsigned int count);
   int getdents64(unsigned int fd, struct linux_dirent64 *dirp,
                unsigned int count);

[...]

NOTES
   Glibc does not provide a  wrapper  for  these  system  calls;  call  them  using
   syscall(2).   You  will need to define the linux_dirent or linux_dirent64 struc‐
   ture yourself.  However, you probably want to use readdir(3) instead.
    • 11
  3. Best Answer

    通常，应用程序开发人员根据应用程序编程接口（API）设计程序。

    这意味着，作为程序员，我们不直接使用系统调用。

    不，这意味着您通常不直接使用系统调用。您可以使用它们，但在编程时，您通常使用一些更高级别的库并使用其 API 中的函数而不是系统调用。

    例如，如果您正在编写 Gtk 应用程序，您将使用g_file_set_contents写入文件而不是直接使用write，因为它更易于使用。

    但是，如果您认为系统调用更适合您正在处理的任务，即使有更高级别可用，也没有什么可以阻止使用系统调用。

    这通常取决于您正在处理的应用程序或库类型。如果您正在编写新的低级库或系统工具，您可能会直接使用系统调用。如果您正在开发一个新的 GUI 应用程序，您可能会使用 Gtk 或 Qt 提供的 API。如果你正在使用一些更高级别的编程语言，你可能会使用它的 API，例如Python 中内置的 open。

    • 8

  4. 但是，我看到一些视频教授如何直接使用系统调用，比如这个，它访问 read|() 和 write() 系统调用。

    尽管维基百科也调用read和write系统调用，但我永远不会这样认为，我怀疑你引用的“操作系统概念”的作者会同意我的观点。这些函数是 POSIX API 的成员。使用这些函数的 C 代码将可在符合 POSIX 的机器上移植。API 隐藏了这些函数与机器和设备相关的性质。read和的实现write会因机器而异，它们几乎肯定会是这些实现中的系统调用。但这并不意味着那read是write系统调用。

    • 3

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