系统调用（1）

操作系统为用户运行的进程与硬件设备进行交互提供了一组接口。在应用程序和硬件之间设置这样一个接口具有很多优点，首先这使得编程更加容易，把用户从学习硬件设备的第即编程特性中解放出来。其次极大的提高了系统的安全性，内核在要满足某个请求之前就可以在接口级检查这种请求的正确性。最后，更重要的是，这些接口使得程序更具有可移植性，因为只要不同的操作系统所提供的这一组接口相同，那么在这些操作系统之上就可以正确的编译和执行相同的程序。这组接口就是所谓的系统调用。

1.系统调用与应用编程接口，系统命令，以及内核函数之间的关系

程序员或管理系统并非直接与系统调用直接打交道，在实际使用中程序员调用的是应用编程接口API，而管理员时用的是系统命令。

（1）系统调用与API

Linux的应用编程接口（API）遵循了在UNIX世界种最流行的应用编程接口标准——POSIX标准。POSIX标准是针对API而不是针对系统调用的，判断一个系统是否与POSIX兼容，要看它是否提供了一组合适的应用编程接口，而不管对应的函数是如何实现的。事实上一些非UNIX系统被认为是与POSIX兼容的，是因为他们在用户态的库函数中提供了传统UNIX能提供的所有服务。

应用编程接口其实是一个函数定义，这些函数说明了如何获得一个给定的服务，而系统调则是通过软中断向内核发出一个明确的请求。

API主要的目的是提供应用程序开发人员以访问一组例程的能力，而又无需访问源代码或理解内部工作机制的细节，API是一种接口故而是一种抽象。

从编程者看来，API和系统调用没什么区别，二者都是关注函数名，参数类型及返回代码的含义。然而，从设计者的观点看，系统调用实现是在内核之间完成的，而用户态的函数是在函数库实现的。

（2）系统调用与系统命令

系统命令相对应用编程接口更高一层，每个系统命令都是一个可执行程序，比如常用的系统命令ls等，这些命令的实现调用了系统调用。linux的系统命令多数位于/bin和/sbin目录下。如果通过strace命令查看他们所调用的系统调用。

（3）系统调用与内核函数

内核函数与普通函数在形式上并没用什么区别，只不过前者在内核实现，因此需要满足一些内核编程的要求。系统调用是用户进程进入内核的接口层。它本身并非内核函数，但是他是由内核函数实现的，进入内核后，不同的系统调用会找到各自对应的内核函数，这些内核函数被称为系统调用的“服务例程”，比如系统调用getpid()实际调用的的服务历程为sys_getpid(),或者说系统调用getpid()是服务例程sys_getpid()的“封装例程”。

直接调用内核函数：

ID1 = syscall(SYS_getpid);

printf("syscall(SYS_getpid) = %ld\n", ID1);

调用系统调用：

ID2 = getpid();

printf("getpid() = %ld\n", ID2);

内核编程相比用户编程由一些特点，简单的讲内核程序一般不能引用C库函数，缺少内存保护措施，堆栈有限（调用嵌套不能过多），而且由于调度关系，必须考虑内核执行路径的连续性，不能有长睡眠行为。