9.5　UNIX系统调用

L55

学习目标

UNIX系统调用按功能分为进程控制、文件操纵、进程通信和信息保护等类型，是UNIX内核服务用户的接口。

  • 进程控制类系统调用：fork（创建）、exec（替换）、exit（终止）、wait（等待）等。
  • 文件操纵类系统调用：open（打开）、read/write（读写）、close（关闭）、link/unlink（连接/去连接）等。
  • 进程通信类系统调用：pipe（管道）、msgget/msgsnd/msgrcv（消息队列）、shmat/shmdt（共享内存）等。
  • 信息保护类系统调用：chmod（改权限）、chown（改属主）、getuid/setuid（获取/设置用户ID）等。

原理 · 深入理解

系统调用路径 用户 API 陷入 / ecall 系统调用表 内核函数 返回用户态 恢复 PC · 继续应用 MCU 课多用直接 API；图中路径对齐教材与 RISC-V ecall

9.5.1 进程控制

其它进程调用：用于获取进程或用户标识，以及让进程主动暂停。

  1. 获得进程 ID
  2. 获得用户 ID
  3. 进程暂停(pause)

改变进程映像和等待

  1. 执行一个文件(exec)
  2. 等待子进程结束(wait)

其它进程调用

  1. 获得进程ID
  2. 获得用户ID
  3. 进程暂停(pause)

9.5.2 文件操纵

建立与文件的连接和去连接：link 用于为一个已存在文件建立一个新的目录项（硬链接），unlink 用于删除目录项；当连接计数降为 0 时文件实际被删除。

  1. 连接(link)
  2. 去连接(unlink)

文件的读和写：read 和 write 是两个最常用的系统调用，都要求用户提供三个输入参数。

  1. 文件描述符 fd
  2. buf 缓冲区首址：对读是信息传送的目标地址，对写是信息传送的源地址
  3. 用户要求传送的字节数 nbyte

文件操纵的系统调用参数：文件描述符 fd、buf 缓冲区首址（读时为目标地址，写时为源地址）、要求传送的字节数 nbyte。

  1. 连接（link）
  2. 去连接（unlink）

9.5.3 进程通信和信息保护

信息维护：UNIX 系统中设置了许多条用于系统维护的系统调用。

  1. 设置和获得时间
  2. 获得进程和子进程时间(times)
  3. 设置文件访问和修改时间(utime)
  4. 获得当前 UNIX 系统的 I was cut off again. Let me continue from where I left off. I need to be careful about token limits. Let me continue writing the remaining entries. I'll try to keep going. 名称(uname)

做 · 交互动画

  • 根据「学习目标」列出 3 个关键词，对照原理段落解释给自己听。

UNIX系统调用

用控件单步操作；日志区记下每一步发生了什么。

总结与提升

  • 能说明用户态不能直接访问设备寄存器的原因。
  • 能用自己的话复述学习目标，并指出概念与板上实验的对应。

延伸思考

  • 全部函数都链进固件时，还有「用户/内核」边界吗？
  • 如果把本节机制拿到 Linux 或完整 OpenHarmony 上，会多出哪些硬件假设？

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