操作系统设计与实现第一章引言（二）

以你之姓@ 2022-07-26 12:16 217阅读 0赞

# 1.4 系统调用 #

请记住以下事实：

任何单CPU计算机一次只能执行一条指令。

如果一个进程正在用户态下运行一个程序，然后它需要一个系统服务，如读取文件数据，那么它就必须执行一个陷阱或系统调用指令，把控制权交给操作系统。操作系统通过检查此次调用的参数，判断出该进程所需要的服务类型，然后去执行相应的服务功能并把控制权交还给用户进程，从系统调用后面的那条指令开始执行。

从某种意义上来说，发出一个系统调用类似于发出一个特殊的函数调用，两者的区别仅在于，发出系统调用后，将进入**内核或其他的特权操作系统组件**，而函数调用则不会这样。

MINIX3总共有53条系统调用，被分为6大类：

进程管理、信号、文件管理、目录及文件系统管理、保护、时间管理。

## 1.4.1 进程管理的系统调用 ##

![这里写图片描述][20160411130216614]  
在MINIX3中，fork是创建一个新进程的唯一途径。它实际上创建的是原进程的一个副本，包括文件描述符、寄存器的值等，所有内容都是完全相同的。

调用fork后，原进程与新进程各自执行互不相关。一个进程的变量值发生变化，并不会影响到另一个进程（代码段不可修改，父子进程共享）。

正常情况下，如果fork函数的返回值为0，表示当前进程是子进程；如果返回值为一个正整数，则表明当前进程是父进程，而该整数即为子进程的标识号PID。因此，在调用fork后，父子进程内容完全相同，但是通过函数返回值可以将父子进程区分开来。

多数情况下，在执行完fork之后，子进程需要执行一段与父进程不同的代码。为了等待子进程结束，父进程会执行一个**waitpid系统调用**，该调用将使父进程阻塞，直到子进程结束。

#define TRUE 1
    
    while(TRUE)//无限循环
    {
        tpye_prompt();//在屏幕上显示提示符
        read_command(command, parameters);//从终端读取输入
    
        if(fork()!=0)//创建子进程
        {
            /*Parent code.*/
            waitpid(-1, &status, 0);//等待子进程退出
        }
        else
        {
            /*Child code.*/
            execve(command, parameters, 0);//执行命令
        }
    }

一般情况下，**execve函数**有三个参数：待执行的文件名、指向参数数组的指针和指向环境数组的指针。

在MINIX3中，进程的内存空间被分为三个部分：代码段（即程序代码）、数据段（即变量）、栈段。数据段从下往上增长，而栈从上往下增长。在这两者之间的是空闲的地址空间。栈的增长是随着程序的执行自动进行的，而数据段的扩展则需要通过**brk系统调用**来显示完成。

![这里写图片描述][20160411125859082]

下一个系统调用是**getpid**，返回调用进程的进程标志号PID。在调用fork时，只有父进程能够获得子进程的PID。如果子进程想要知道它自己的PID，就必须使用getpid。

最后一个系统调用是**ptrace**，它只要用来对被调试的程序进行控制。通过ptrace，调试器可以读、写被控进程的地址空间，并进行其他方式的管理。

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