4、Linux系统调用、进程线程与同步机制详解

Linux系统调用、进程线程与同步机制详解

1. Linux系统调用

在基于Intel X86架构的Linux系统中，系统调用起着关键作用，它让用户级应用程序能够请求内核服务。以 open 系统调用为例，当应用程序要打开一个文件进行读写时，首先就要发起 open 系统调用。在Unix系统里，像管道、FIFO、套接字、设备等都被当作特殊文件，后续的I/O操作也会用到 open 系统调用。

之所以打开文件需要内核服务，是因为文件系统的特定信息存于内核中。文件系统的特定数据结构也在内核里，且只能在处理器的特权模式下访问，这样是为了保证数据的一致性和执行的连续性。在内核中，通过精心编程来维护数据一致性，会阻止可屏蔽中断，确保代码执行不被打断。而且，内核是非抢占式的，即便内核被高优先级中断打断，处理器也会回到内核中断处继续执行。内核控制路径可以主动让出CPU，且不会被迫抢占。文件系统置于内核中的一个重要原因是，它并非独立子系统，其代码要与虚拟内存、网络、设备控制器、分页和调度等其他子系统交互，这些子系统不能在用户空间运行。

系统调用的执行过程如下：
1. 处理器从用户模式切换到特权模式以访问内核代码和数据结构，这通过 open 库例程生成的软件中断 0x80 实现。
2. 系统调用号加载到 eax ，参数加载到 ebx 、 ecx 、 edx 寄存器。
3. 处理器通过加载 ss