Wie Unix -Systemaufrufe funktionieren
Systemaufrufe sind die grundlegende Schnittstelle zwischen einem Benutzerprogramm und dem Betriebssystemkernel. Sie ermöglichen es Programmen, Dienste aus dem Kernel anzufordern, z. B. auf Hardware zugreifen, Prozesse verwalten und mit Dateien interagieren. Hier ist eine Aufschlüsselung, wie sie funktionieren:
1. Benutzerprogrammanforderung:
* Ein Benutzerprogramm, das im Benutzerbereich ausgeführt wird, benötigt einen bestimmten Dienst, z. B. das Lesen einer Datei, das Erstellen eines neuen Vorgangs oder den Zugriff auf ein Gerät.
* Das Programm verwendet eine Bibliotheksfunktion (z. B. `open ()`, `fork ()`, `read ()`), um die Anfrage zu stellen.
2. Bibliotheksfunktion Aufruf:
* Die Bibliotheksfunktion ist für den Aufbau einer bestimmten Systemaufrufstruktur verantwortlich. Diese Struktur enthält Informationen zum gewünschten Systemaufruf (z. B. Funktionsnummer, Argumente).
* Diese Struktur wird dann unter Verwendung einer speziellen Anweisung, die als System Call Interrupt bekannt ist, an den Kernel übergeben (Oft `int 0x80` oder` syscall`).
3. Kernelhandling:
* Der Interrupt führt zu einem Kontextschalter, der die Steuerung aus dem Benutzerprogramm an den Kernel überträgt.
* Der Kernel identifiziert den angeforderten Systemanruf basierend auf seiner Nummer.
* Der Kernel validiert die Systemanrufargumente und Überprüfungen auf Berechtigungen.
* Der Kernel führt den angeforderten Dienst aus und beinhaltet möglicherweise Interaktionen mit Hardware, Dateisystem oder anderen Prozessen.
4. Rückgabewert:
* Sobald der Kernel den angeforderten Dienst abgeschlossen hat, gibt er einen Statuscode und möglicherweise Daten an das Benutzerprogramm zurück.
* Die Bibliotheksfunktion interpretiert den Statuscode und gibt ein Ergebnis an das Benutzerprogramm zurück.
5. Antwort des Benutzerprogramms:
* Das Benutzerprogramm empfängt das Ergebnis, verarbeitet es und setzt seine Ausführung fort.
Schlüsselpunkte:
* Systemanrufe sind die grundlegenden Bausteine für jedes Unix-ähnliche Betriebssystem.
* Sie bieten eine standardisierte, sichere und kontrollierte Schnittstelle zwischen Benutzerprogrammen und Kernel.
* Der Kernel schützt die Systemressourcen und stellt sicher, dass Programme ohne Genehmigung keine Komponenten auf Systemebene aufnehmen oder nicht ändern können.
* Die Systemanrufschnittstelle ist im Allgemeinen über verschiedene unixartige Systeme konsistent, um die Portabilität von Anwendungen zu gewährleisten.
Beispiel:
Betrachten wir den System "read ()` System. In einem Programm kann die Bibliotheksfunktion `read ()` Daten aus einer Datei lesen. Diese Funktion:
1. Erstellt eine Systemaufrufstruktur mit der Funktionsnummer "Read ()" "", "Dateideskriptor", "Pufferadresse" und "Anzahl der zu lesen".
2. Führen Sie den Systemanruf -Interrupt aus, um die Kontrolle in den Kernel zu übertragen.
3. Der Kernel validiert die Argumente, ruft die Daten aus der Datei ab und kopiert sie in den von Benutzer bereitgestellten Puffer.
V.
5. Das Benutzerprogramm empfängt das Ergebnis und verwendet die Daten nach Bedarf.
Das Verständnis der Arbeit von Systemanrufen ist für das Verständnis der inneren Funktionsweise von Unix-ähnlichen Betriebssystemen und dem Schreiben von Programmen, die effektiv mit dem Kernel interagieren.
