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Linux系統調用及用戶編程接口(API)學習

Linux系統調用

系統調用指操作系統提供給用戶程序調用的一組“特殊”接口,用戶程序可以通過 這組“特殊”接口來獲得操作系統內核提供的服務。

為什麼用戶程序不能直接訪問系統內核提供的服 務呢?這是由於在Linux中,為了更好地保護內核空間,將程序的運行空間分為用戶空間和內核空間(也就是 常稱的用戶態和內核態),它們分別運行在不同的級別上,邏輯上是相互分離的。因此,用戶進程通常情況下 不允許訪問內核數據,也無法使用內核函數,它們只能在用戶空間操作用戶數據,調用用戶空間的函數。

但是,在有些情況下,用戶空間的進程需要獲得一定的系統服務(調用內核空間程序),這時操作系 統就必須利用系統提供用戶的“特殊接口”———系統調用規定用戶進程進入內核空間的具體位置。在進行系 統調用時,程序運行空間需要從用戶空間進入內核空間,處理完成後再返回用戶空間。

Linux系統調用 還算精簡(只有250個左右),它繼承了UNIX系統調用中最基本和最有用的部分。這些系統調用按照功能邏輯 大致可分為進程控制、進程間通信、文件系統控制、存儲管理、網絡管理、套接字控制、用戶管理等幾類。

用戶編程接口(API)

前面講到的系統調用並不直接與程序員進行交互,它僅僅是一個通過軟 中斷機制向內核提交請求以獲取內核服務的接口。實際使用中,程序員調用的通常都是用戶編程接口(API) 。

例如,創建進程的API函數fork()函數對應於內核空間的sys_fork()系統調用,但並不是所有的函數 都對應一個系統調用。有時,一個API函數會需要幾個系統調用來共同完成函數的功能,甚至還有一些API函數 不需要調用相應的系統調用(因此它所完成的不是內核提供的服務)。

系統命令

系統命令相對 於API更高了一層,它實際上是一個可執行程序,它的內部引用了用戶編程接口(API)來實現相應的功能,它 們之間的關系如下圖1:

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