小何讲Linux： Linux系统调用及用户编程接口(API)

Linux系统调用及用户编程接口（API）

所谓系统调用是指操作系统提供给用户程序调用的一组“特殊”接口，用户程序可以通过这组“特殊”接口来获得操作系统内核提供的服务。
例如用户可以通过进程控制相关的系统调用来创建进程、实现进程调度、进程管理等。

为什么用户程序不能直接访问系统内核提供的服务呢？

• 这是由于在Linux中，为了更好地保护内核空间，将程序的运行空间分为内核空间和用户空间（也就是常称的内核态和用户态），它们分别运行在不同的级别上，在逻辑上是相互隔离的。
  
  
• 用户进程在通常情况下不允许访问内核数据，也无法直接调用内核函数，它们只能在用户空间操作用户数据，调用用户空间的函数。
  
  
• 当用户空间的进程需要获得一定的系统服务时，应用程序调用系统调用，这时操作系统就根据系统调用号（每个系统调用被赋予一个系统调用号）使用户进程进入内核空间的具体位置调用相应的内核代码。
  
  
• 进行系统调用时，程序运行空间需要从用户空间进入内核空间，处理完后再返回到用户空间。 

系统调用按照功能逻辑大致可分为

• 进程控制
• 进程间通信
• 文件系统控制
• 系统控制
• 存储管理
• 网络管理
• socket 控制
• 用户管理等

• 系统调用并不是直接与程序员进行交互的，它仅仅是一个通过软中断机制向内核提交请求，以获取内核服务的接口。在实际使用中程序员调用的通常是：用户编程接口——API ，API遵循了UNIX中最流行的应用编程界面标—POSIX编程标准。
  
  
• Linux中的系统调用包含在Linux的libc库中，通过标准的C函数调用方法可以调用这些系统调用。
  
  
• Linux为每个系统调用在标准C库中设置一个具有同样名字的函数。用户进程用标准C调用序列来调用这些函数，然后，函数又用系统所要求的技术调用相应的内核服务。

例如函数可将一个或多个C参数送入通用寄存器，然后执行某个产生软中断进入内核的机器指令。从应用角度考虑，可将系统调用视作为C函数。

系统命令相对API更高了一层，它实际上是一个可执行程序，它的内部引用了一个或多个用户编程接口（API）来实现相应的功能。

如：cp命令调用了用户编程接口（API）open()、write()与read()