1.2.5Интерфейсы системы unix

Системные вызовы - интерфейс между операционной системой и программами пользователя. СВ – сердце операционной системы, они говорят о том, что реально может сделать ОС. Системные вызовы, доступные в интерфейсе, меняются от одной операционной системы к другой, хотя концепция их одинакова.

Системные вызова похожи на реализацию процедур, только системный вызов выполняется в адресном пространстве ядра, а, значит, и в режиме ядра.

Пример: count= read(fd, buf, nbytes);

Системные вызовы выполняются за серию шагов. Сначала при подготовке к вызову библиотечной процедуры read вызывающая программа помещает параметры в стек (шаги 1-3). Затем : собственно вызов библиотечной процедуры (шаг 4).

Библиотечная процедура помещает номер системного вызова в регистр (где его ожидает операционная система) (шаг 5). Затем переход в режим ядра (шаг 6). Запускаемая программа ядра использует таблицу указателей на обработчики системных вызовов, индексированную по номерам вызовов.(шаг 7). Затем начинает функционировать обработчик вызовов (шаг 8). Как только он завершит свою работу, управление возвращается в пространство пользователя (шаг 9) к команде, следующей за системным вызовом.(шаг 10).

Чтобы закончить работу, программа пользователя должна очистить стек, как это и делается после каждого вызова процедуры (11). Стек растет вниз, значит указатель стека нужно увеличить настолько, чтобы удалить параметры, помещенные в стек под запросом read.

Теперь программа может продолжать свою работу.

Интерфейсы системы UNIX можно рассматривать в виде пирамиды (рис. 1.5) у основания пирамиды – аппаратура. Функция ОС управление аппаратным обеспечением, предоставление всем программам интерфейса системных вызовов. Системные вызовы позволяют программам создавать процессы, файлы, прочие ресурсы, а так же управлять ими.

Программы обращаются к системным вызовам, помещая аргументы в регистры центрального процессора (или в стек), выполняя команду эмулирования прерывания для передачи управления ОС и перехода из пользовательского режима в режим ядра. На С невозможно написать команду эмулированного прерывания, этим занимаются библиотечные функции, по одной на системный вызов. Каждая такая процедура помещает аргументы в нужное место и выполняет команду эмулированного прерывания TRAP. Таким образом, чтобы обратиться к системному вызову read, программа на С должна вызвать библиотечную функцию read. В стандарте POSIX определен именно интерфейс библиотечных функций, а не интерфейс системных вызовов, там даже не упоминаются фактические системные вызовы.

Помимо ОС и библиотеки системных вызовов все версии содержат большое количество стандартных программ, некоторые описаны в стандарте POSIX 1003.2, многие могут различаться в разных версиях. К этим программам относится программный процессор (оболочка), компиляторы , редакторы, утилиты для работы с файлами.

Таким образом, три интерфейса в системе UNIX:

1) интерфейс системных вызовов;

2) интерфейс библиотечных функций;

3) интерфейс, образованный стандартным набором обслуживающих программ (который не имеет никакого отношения к системе и может быть легко заменен).

Рис. 1.5. Интерфейсы системы UNIX

Рассмотрим далее более подробно некоторые принципы функционирования и основные команды UNIX.