Linux系统调用详解：经典案例分析 (linux系统调用实例解析)

Linux系统是世界上最广泛使用的操作系统之一。它是开源软件的典范，同时也具有高度的稳定性、可靠性和安全性。在Linux系统中，系统调用是与内核沟通的唯一途径。

本文将对Linux系统调用进行详细介绍，并通过经典案例分析来帮助读者更好地了解系统调用的工作原理和应用。

什么是Linux系统调用？

Linux系统调用是一种用于应用程序与内核之间通信的机制。在Linux系统中，内核是操作系统的核心部分，它掌管着所有硬件资源并处理所有系统级的任务。应用程序是运行在用户空间的软件，它们不能直接访问内核的内部数据结构和函数。因此，必须通过系统调用来与内核进行通信。

Linux系统调用的工作原理

Linux系统调用的基本工作原理是，应用程序通过中断或陷阱（trap）调用一个特定的系统调用，而内核则根据该调用来完成相应的任务并返回结果给应用程序。

具体来说，当应用程序需要访问内核时，它会调用一个系统调用。这个系统调用会触发一个中断或陷阱，将应用程序的执行权转移到内核态。在内核态中，系统调用的参数将被传递给一个系统调用的处理程序，这个处理程序将负责完成相应的任务。完成后，处理程序将结果返回给应用程序并将执行权返还给应用程序，应用程序继续运行。

Linux系统调用的分类

Linux系统调用可以简单地分为五类，分别是进程控制、文件管理、设备管理、信息维护和系统控制。

1. 进程控制

进程控制系统调用是用于管理进程的。它们可以创建、删除、暂停、恢复和等待进程。进程控制系统调用的一些经典案例包括fork()、exec()、exit()、wt()和kill()等。

2. 文件管理

文件管理系统调用是用于打开、关闭、读写文件和目录操作。文件管理系统调用的一些经典案例包括open()、read()、write()、close() 、lseek()、mkdir()、rmdir()和unlink()等。

3. 设备管理

Linux系统支持许多设备，这些设备可以通过设备管理系统调用进行管理。设备管理系统调用的一些经典案例包括ioctl()、fstat()、mmap()和poll()等。

4. 信息维护

Linux系统提供了很多获取系统信息的系统调用。这些系统调用可以让应用程序获取操作系统的基础信息，如时间、用户信息、文件属性和进程信息等。信息维护系统调用的一些经典案例包括time()、gettimeofday()、stat()和getuid()等。

5. 系统控制

系统控制系统调用是用于控制系统行为的。它们可以让应用程序设置系统参数、访问硬件和执行特权指令。系统控制系统调用的一些经典案例包括brk()、mprotect()、sched_setparam()和setpriority()等。

经典案例分析

假设我们要编写一个程序来计算一个整数的平方根。我们可以使用sqrt()函数来实现。但是，如果我们想深入了解sqrt()函数是如何工作的，我们必须去查找sqrt()函数的实现细节。这时，我们可以通过阅读sqrt()函数所使用的系统调用来更好地理解它的工作原理。

在Linux系统中，sqrt()函数是通过调用sqrt()系统调用实现的。sqrt()系统调用接收一个参数，即要计算平方的值，然后返回该值的平方根。

下面是一个简单的程序，演示如何使用sqrt()系统调用来计算一个整数的平方根：

“`

#include

#include

#include

int mn()

{

int n = 2;

double result;

errno = 0;

result = sqrt(n);

if (errno != 0) {

perror(“sqrt”);

return -1;

}

printf(“sqrt(%d) = %f\n”, n, result);

return 0;

}

“`

在上面的程序中，我们先定义了一个变量n，并将其值设置为2。然后，我们调用sqrt()系统调用，并将其结果存储在result变量中。在调用sqrt()之后，我们还检查了errno变量的值，以确保sqrt()函数正确工作。

在Linux系统中，我们可以使用strace命令来跟踪进程的系统调用。可以在终端键入以下命令：

“`

strace -e trace=process ./a.out

“`

运行上面的命令后，我们可以看到程序执行过程中使用的所有系统调用，包括sqrt()。

“`

execve(“./a.out”, [“./a.out”], 0x7fff3e3d10e0 /* 65 vars */) = 0

brk(NULL) = 0x563d26df9000

access(“/etc/ld.so.nohwcap”, F_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)

access(“/etc/ld.so.preload”, R_OK) = -1 ENOENT (No such file or directory)

openat(AT_FDCWD, “/etc/ld.so.cache”, O_RDON|O_CLOEXEC) = 3

fstat(3, {st_mode=S_IFREG|0644, st_size=123888, …}) = 0

mmap(NULL, 123888, PROT_READ, MAP_PRIVATE, 3, 0) = 0x7f8f37261000

close(3) = 0

…

sqrt(2) = 1.414213562373095

…

“`

可以看到，sqrt()系统调用的参数是2，并且它的返回值是1.414213562373095。

相关问题拓展阅读：

• java调用linux内核
• 实例解析：找回丢失的Linux系统Grub密码

java调用linux内核

Java 本身不能直接调用 Linux 内核，但是可以通过 JNI（Java Native Interface）机制来实现。JNI 是 Java 与本衫巧地代码（C/C++ 代码）交互的一种机制，可以在 Java 中调用 C/C++ 编写的函数和库，从而实现对 Linux 内核的调用。

一般来说，JNI 的使用流程如下：

1. 编写 C/C++ 代码，实现需要调用的功能；

2. 使用 JNI 提供的函数将 C/C++ 代码编译成动态链接库（.so 文件）；

3. 在 Java 代码中声明 native 方法，并使用 System.loadLibrary() 加载动态链接库；

4. 在 Java 代码中调用 native 方基码法，实现对 C/C++ 代码的调用。

需要注意的是，JNI 调用本地代码需要使用一些特殊的数据类型和语法，需要对 C/C++ 代码或锋键和 Java 代码都比较熟悉，因此使用 JNI 调用 Linux 内核需要具备一定的技术水平。

java使用linux系统调用

java使用linux系统调用_Linux系统调用怎么和内核或底层驱动交互的



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学习Linux系统下驱动程序开发已有大半年时间，心念氏中一直有个疑惑：那就是诸如open、write、read等系统调用是怎么和

内核或底层驱动建立起联系的呢？今天将自己的一些粗略的理解总结如下。

学过Linux系统下驱动程序开发的都知道，大部分的基础性的驱动操作都包括3个重要的内核数据结构，称为file_operations，

file，和inode。我们需要对这些结构有个基本了解才能够做大量感闷培兴趣的事情。

1、struct file_operations是一个把字符设备驱动的操作和设备号联系在一起的纽带，是一系列指针的，每个被打开的文件

都对应于一系列的操作，这就是file_operations,用来执行一系列的系统调用。

2、struct file代表一个打开的文件，在执行file_operation中的open操作时被创建，这里需要注意的是与用户空间inode指针的区

别，一个在内核，而仔罩散file指针在用户空间，由c库来定义。

3、struct inode被内核用来代表一个文件，注意和struct file的区别，struct inode一个是代表文件，struct file一个是代表打开的文件

struct inode 包括很重要的两个成员：

dev_ti_rdev 设备文件的设备号

struct cdev *i_cdev 代表字符设备的数据结构，struct inode结构是用来在内核内部表示文件的。同一个文件可以被打开好多

次,所以可以对应很多struct file,但是只对应一个struct inode.

应用层调用open函数,首先会发出open系统调用,然后进入 内核,调用sys_open函数,打开文件系统中的/dev/fs文件,这个文件要么

你是用mknod建立的,要么就直接在内核中用devfs方式来建立的,无论你用哪种方式建立,最终都会读取其文件属性,如果发现其是设备

文件,就会调用LINUX内核中的设备管理部分,根据其属性的主设备号(在建立设备节点时已经把主设备号写入文件属性当中,如果你仔细

看过mknod的用法就明白了)

实例解析：找回丢失的Linux系统Grub密码

忘了

root

密码还可以通过修改

Grub

进入单用户模式来重置密码，

忘了

Grub

密码怎么办呢？

　

　　a.

进入linux救援模式（resuce

mode）：

用光盘引导系统，在

“boot>”

提示符后输入

“linux

rescue”

并回车即可。

　

　　b.

如果没有使用md5

加密，

则直接查看/修改

“/mnt/sysimage/boot/grub/grub.conf”

中

“password

xxxxxx”返斗

*

的密码或者漏友磨直接删除这一句即可；

如果是md5

加密过，

则修改

“password

――md5

xxxxxxxxxxxxxxxxxx”

为明文密码（修改为

“password

xxxxxx”）或直接删除这一句即可。

　

　　c.

用

“exit”

命令退出

shell

后，

系统自动重启，

新设置即可生效。

　

　　当然，如果你运行了

“chroot

/mnt/sysimage”

命令重设告清了根分区的话，对应路径则为

“/boot/grub/grub.conf”.

关于linux系统调用实例解析的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。

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