Le chiamate di sistema sono l'interfaccia fondamentale tra un programma utente e il kernel del sistema operativo. Consentono ai programmi di richiedere servizi dal kernel, come l'accesso all'hardware, la gestione dei processi e l'interazione con i file. Ecco una rottura di come funzionano:
1. Richiesta del programma utente:
* Un programma utente, in esecuzione nello spazio utente, necessita di un servizio specifico, come la lettura di un file, la creazione di un nuovo processo o l'accesso a un dispositivo.
* Il programma utilizza una funzione di libreria (ad es. `Open ()`, `fork ()`, `read ()`) per fare la richiesta.
2. Funzione della libreria Chiama:
* La funzione della libreria è responsabile della costruzione di una specifica struttura di chiamate di sistema. Questa struttura contiene informazioni sulla chiamata di sistema desiderata (ad esempio, numero di funzione, argomenti).
* Questa struttura viene quindi passata al kernel usando un'istruzione speciale nota come interrupt di chiamata di sistema (spesso `int 0x80` o` syscall`).
3. Gestione del kernel:
* L'interrupt provoca un interruttore di contesto, trasferendo il controllo dal programma utente al kernel.
* Il kernel identifica la chiamata di sistema richiesta in base al suo numero.
* Il kernel convalida gli argomenti di chiamata di sistema e controlla le autorizzazioni.
* Il kernel esegue il servizio richiesto, coinvolgendo potenzialmente interazioni con hardware, file system o altri processi.
4. Valore di ritorno:
* Una volta che il kernel ha completato il servizio richiesto, restituisce un codice di stato e potenzialmente i dati al programma utente.
* La funzione della libreria interpreta il codice di stato e restituisce un risultato al programma utente.
5. Risposta del programma utente:
* Il programma utente riceve il risultato, lo elabora e continua la sua esecuzione.
Punti chiave:
* Le chiamate di sistema sono elementi fondamentali per qualsiasi sistema operativo simile a UNIX.
* Forniscono un'interfaccia standardizzata, sicura e controllata tra i programmi utente e il kernel.
* Il kernel protegge le risorse di sistema e garantisce che i programmi non possano accedere o modificare i componenti a livello di sistema senza autorizzazione.
* L'interfaccia di chiamata di sistema è generalmente coerente tra i diversi sistemi simili a Unix, garantendo la portabilità delle applicazioni.
Esempio:
Consideriamo la chiamata di sistema `read ()`. Un programma potrebbe utilizzare la funzione della libreria `read ()` per leggere i dati da un file. Questa funzione:
1. Costruisce una struttura di chiamata di sistema con il numero di funzione `read ()`, il descrittore di file, l'indirizzo del buffer e il numero di byte da leggere.
2. Esegue l'interruzione delle chiamate di sistema per trasferire il controllo nel kernel.
3. Il kernel convalida gli argomenti, recupera i dati dal file e li copia nel buffer fornito dall'utente.
4. Il kernel restituisce il numero di byte letto al programma utente.
5. Il programma utente riceve il risultato e utilizza i dati secondo necessità.
Comprendere come il lavoro delle chiamate di sistema è essenziale per comprendere il funzionamento interno dei sistemi operativi simili a UNIX e dei programmi di scrittura che interagiscono efficacemente con il kernel.
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