Linux 系统调用的本质

news2024/11/16 0:03:31

简单概念

#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
    char buf[20]={0};
    read(0,buf,15);
    write(1,buf,strlen(buf));

    return 0;
}

如果想查看某个系统编程的接口，比如想查看 open 函数的用法，可以这样操作：man 2 open。可以看到open函数在哪里定义的，以及open函数的使用方法。
首先看一个简单的demo1

#include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc,char* argv[])
{
    int fd=0;
    fd=open("hello.txt",O_RDWR|O_CREAT,0666);
    if(fd == -1)
    {
        printf("open file failed!\n");
        return -1;
    }
    char string[128]="Hello Word!\n";
    write(fd,string,strlen(string));
    fsync(fd); //1.为什么要用fsync?因为调用write(...)函数时候，并没有真正写入到磁盘上，可能还在缓冲区中，等缓冲区满了之后，再一起写到磁盘中。
               //2.所以，fsync(...) 是强制让缓冲区中的内容写到磁盘中。
    char* buf=(char*)malloc(20);
    memset(buf,0,20);
    lseek(fd,0,SEEK_SET);   // 1.SEEK_SET : 代表文件开始 SEEK_CUR:文件当前位置 SEEK_END:文件末尾
                            // 2.因为上面调用 write(...)函数，使得文件指针偏移了，现在使用lseek(...)将文件指针还原。
    read(fd,buf,strlen(string));
    printf("%s",buf);

    free(buf);
    close(fd);

    return 0;
}

3.自己动手实现一个cp 命令

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

#define BUFFERSIZE 4096

int main(int argc,char* argv[])
{
    if(argc != 3)
    {
        printf("usage:\n copy src dst\n");
        return 1;
    }

    int srcfd = open(argv[1],O_RDONLY);
    if(srcfd == -1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }
    int dstfd = open(argv[2],O_CREAT|O_WRONLY,0666);
    if(dstfd == -1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    int len=0;
    char buffer[BUFFERSIZE] = {0};
    while((len=read(srcfd,buffer,BUFFERSIZE)) > 0)
    {
        if(write(dstfd,buffer,len) != len)
        {
            perror("error");
            return 2;
        }
    }
    if(len<0)
    {
        perror("read error");
        return 3;
    }
    close(srcfd);
    close(dstfd);

    return 0;
}

系统调用与C标准库函数

一般来说C语言中很多函数 fopen、fclose、fseek、fread、fwrite等待都是对Linux 系统调用的封装。

一般来说，Linux各种系统的调用流程如上图所示。
首先用户空间调用 read 函数，通过中断机制，进入到内核空间，内核空间有一个虚拟文件系统(VFS)，虚拟文件系统(VFS)是对内核中各种各样的设备的抽象。
我们知道Linux中一切皆文件，对每个设备都抽象成一个文件。每个文件的读/写又是不一样的，因此需要一个公用的VFS虚拟文件系统对内核的文件进行抽象。