说说Linux系统调用那些事儿

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原创最新推荐文章于 2026-04-24 10:34:30 发布 868 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制 1.利用Matlab实现矩形波导电磁场分布图的绘制；2.学会使用 Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形；通过Matlab 计算并绘出任意时刻金属矩形波导的主模 TE10 模的电磁场分布图。波导尺寸、工作频率及时刻均由外部给定。（1）矩形波导中传输的主模为TE10模。设金属波导尺寸为a*b，TE10模的截止波长为2*a。其电磁场分量可推导表示如下：.......1-1上式中各参量如下：......1-2。阅读详情

写在前面
频繁使用系统调用的例子
减少系统调用的次数的例子
不使用系统调用的例子
参考文献

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下面我就开门见山的说吧，使用系统调用（例如open()、read()、write()等函数）会影响系统的性能。

与函数调用相比，系统调用的开销要大一些，因为在执行系统调用时，Linux必须从运行用户代码切换到执行内核代码，然后再返回用户代码。

减少这种开销的一个好办法是，在程序中尽量减少系统调用的次数，并且让每次系统调用完成尽可能多的工作。

下面我们通过几个简单的栗子来说明一下为什么会这样。

频繁使用系统调用的例子

这是一个关于文件复制的程序，看起来非常的简单，我们首先使用系统调用来完成文件复制的操作，为了体现频繁的系统调用，程序中将每次读写的数据块大小设为1byte，被复制的文件大小为1M。

/*copy_system1.c*/
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    char c;
    int in, out;

    in = open("file.in", O_RDONLY);
    out = open("file.out", O_WRONLY | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
    while (read(in, &c, 1) == 1)
    {
        write(out, &c, 1);
    }
    return 0;
}

通过这种方式运行这个程序，

TIMEFORMAT"" time ./copy_system

你会得到这样的输出结果：

4.33user 6.08system 0:10.42elapsed 99%CPU (0avgtext+0avgdata 412maxresident)k
0inputs+2048outputs (0major+145minor)pagefaults 0swaps

从这个结果中，我们不难发现程序运行了10s左右，而且CPU占有率高达99%，足见其效率低下。

NOTE:这个程序在运行之前你要准备一个大约1M的文件file.in，你可以用这个程序来生成你想要的这个文件。

减少系统调用的次数的例子

下面我们改变数据块的大小，再来测试一下，这样做可以减少系统调用的次数，下面是这个程序：

/*copy_system2.c*/
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    char block[1024];
    int in, out;
    int nread;

    in = open("file.in", O_RDONLY);
    out = open("file.out", O_WRONLY | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR);
    while (nread = read(in, block, 1024) > 0)
    {
        write(out, block, nread);
    }
    return 0;
}

同样使用下面的命令来运行：

TIMEFORMAT="" time ./copy_system2

0.01user 0.01system 0:00.02elapsed 92%CPU (0avgtext+0avgdata 408maxresident)k
0inputs+8outputs (0major+145minor)pagefaults 0swaps

结果很明显，这次执行只花费了0.02s，而且CPU占有率也降低到了92%。现在你看到了频繁系统调用的后果了吧。

不使用系统调用的例子

为了体现不使用系统调用的优势，我么再来写一个不使用系统调用的程序。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int c;
    FILE *in, *out;

    in = fopen("file.in", "r");
    out = fopen("file.out", "w");

    while ((c = fgetc(in)) != EOF)
    {
        fputc(c, out);
    }
    return 0;
}