linux-系统调用02-系统调用与C库函数的区别

系统调用与C库函数的区别

操作系统的核心是内核，内核控制系统的软硬件资源。必要时分配硬件，需要时执行软件。通过系统调用访问内核，获取想要的资源。

1系统调用分类：（内核4大模块）
<1>.内存管理 （cat /proc/meminfo）
<2>.设备管理(字符，块，网络)
<3>.文件系统管理（ext2，ext3，vfat，iso9660等）
<4>.进程管理（ps）

<1>.内存管理
负责内存管理，物理内存管理、虚拟内存（交换分区）的创建以及管理。
例如：
查看内存状况：Cat /proc/meminfo
查看共享内存：Ipcs -m
常用的内存访问方面系统调用：
brk、mlock、mlockall、mmap、mprotect、mremap、msync、munlock、munlockall、munmap等
<2>.设备管理
内核的硬件管理。
常用的设备访问方面系统调用：
Access、chmod、chown、close、dup、fcntl、fstat、ioctl、link、lseek、mknod、open、read、write等。
<3>.文件系统管理（几乎支持所有常见文件系统）
在各种文件系统之上，linux实现了一种虚拟文件系统，通过这种虚拟文件系统与每一种文件系统交互，提供标准接口。
常用的文件系统访问方面系统调用：
chdir、chroot、flock、statfs、getcwd、mkdir、rmdir、symlink、umask、mount、swapon、swapoff等。
<4>.进程管理
把程序以进程的方式来管理。
常用的进程管理方面系统调用：
Acct、capget、capset、clone、execve、exit、fork、getgid、getgrp、getppid、getpriority、getuid、kill、nice、vfork等。

2 关于man手册
man 2 exit ===》2用于查看系统调用
man 3 exit ===》3用于查看C库函数

3 系统调用、POSIX、C库、内核函数
<1>.系统调用和POSIX
系统调用是内核和用户应用程序之间的沟通桥梁，是用户应用程序访问内核的入口点。
在UNIX世界里，最通用的操作系统API基于POSIX（Portable Operating System Interface of UNIX，可移植操作系统接口）标准。UNIX于20世纪70年代诞生于Bell lab，
后来很多商业厂家意识到UNIX的价值，也纷纷以System V或BSD为基础来开发自己的UNIX，较著名的有Sun OS、AIX、VMS等。各厂家对UNIX的开发各自为政，UNIX的版本相当混乱，给软件的可移植性带来很大困难，为结束这种局面，IEEE制订了POSIX标准，提高UNIX环境下应用程序的可移植性。
然而，POSIX并不局限于UNIX。Linux兼容于POSIX标准，提供了根据POSIX而定义的API函数。这些API函数和系统调用之间有着直接的关系，一个API函数可以由一个系统调用实现，也可以通过调用多个系统调用来实现，还可以完全不使用任何系统调用。

<2>.系统调用和C库(如下图所示)

操作系统API通常都以C库的方式提供，Linux也是如此。
情况1：
一对一：系统调用与其C库封装函数的名称常常相同，比如，read系统调用在C库中的封装函数即为read函数。

情况2：
多对一。比如malloc函数和free函数都是通过brk系统调用来扩大或缩小进程的堆栈。
execl、execlp、execle、execv、execvp和execve函数都是通过execve系统调用来执行一个可执行文件。
情况3：
一对多：一个函数调用多个系统调用。(printf)
情况4：
一对0：不依赖于任何系统调用，比如strcpy函数（复制字符串）和atoi函数（转换ASCII为整数），不需要向内核请求任何服务。

下面图片来自于网络：

（4）系统调用和内核函数。
内核函数与C库函数的区别仅仅是内核函数在内核实现，遵守内核编程的规则。用户应用程序通过系统调用进入内核后，会执行各个系统调用对应的内核函数，即系统调用服务例程，比如系统调用getpid的服务例程是内核函数sys_getpid。

4 系统调用表

/linux-3.0/arch/arm/kernel/calls.S

5系统调用号
/linux-3.0/include/asm-generic/unistd.h
例如unistd.h中的片段：
/* fs/ioctl.c */：

#define __NR_ioctl 29
 __SC_COMP(__NR_ioctl, sys_ioctl, compat_sys_ioctl)

6 系统调用服务例程
/linux-3.0/include/linux/syscalls.h
asmlinkage long sys_gettid(void);
注：函数定义中必须添加asmlinkage标记，通知编译器仅从堆栈中获取该函数的参数。《汇编语言程序设计》书中提到，关于函数传递参数三种方式：
1.堆栈（c语言的方式）
2.全局变量（汇编中）
3.寄存器

通过系统调用号，相对于系统调用表，找到相应的系统调用服务程序。