系统调用与API

系统调用与API

系统调用介绍

• 什么是系统调用

• Linux系统调用

• 系统调用的弊端

  • 使用不便：操作系统提供的系统调用接口往往过于原始，程序员需要了解很多与操作系统相关的细节。如果没有进行很好的包装，使用起来不方便。

  • 各个操作系统之间系统调用不兼容。

  • 运行库就是用来解决以上弊端的。

系统调用原理

• 特权级与中断

  • 两种特权级：用户模式和内核模式

  • 高特权级降低为低特权级是允许的，但反过来则需要使用一种较为受控和安全的形式

  • 系统调用是运行在内核态的，而应用程序基本都是运行在用户态的

  • 操作系统一般是通过中断来从用户态切换到内核态。中断是请求CPU暂停当前的工作转手去处理更加重要的事情。

  • 轮询（Poll）与中断不同，效率过低。

  • 中断一般有两个属性：中断号和中断处理程序，一一对应，形成中断向量表

  • 中断有两种类型：硬件中断和软件中断

  • 系统调用与中断类似：系统调用号和系统调用一一对应，形成系统调用表

• 基于int的Linux的经典系统调用实现

  • 触发中断

  • 切换堆栈

  • 中断处理程序

• Linux的新型系统调用机制

Windows API

• Windows API概览

  • Windows API是以DLL导出函数的形式暴露给应用程序开发者的。微软把这些Windows API DLL导出函数的声明的头文件、导出库、相关文件和工具一起打包成Software Development Kit（SDK）。只要包含Windows.h文件就可以使用Windows API的核心部分。

  • Windows API表

  • Windows API的接口还是相对比较原始的，直接用API进行程序开发效率较低。Windows系统在API之上建立了很多应用模块，是对Windows API的功能的扩展。

• 为什么要使用Windows API

  • 要解决问题就加层的万能法则：尽可能地确保做到向后兼容

  • 系统调用实际上是非常依赖于硬件结构的一种接口，虽然硬件结构发生改变较为少见，但是一旦发生改变，代价是惊人的。

• API与子系统

  • 除了兼容自家的系统，Windows还考虑到兼容其他系统，于是有了子系统的概念。子系统实际上是Windows架设在API和应用程序之间的另一个中间层。不过，由于一家独大的垄断地位，子系统实际上已经被抛弃了。

本章小结