Cómo funcionan las llamadas de sistema UNIX
Las llamadas del sistema son la interfaz fundamental entre un programa de usuario y el kernel del sistema operativo. Permiten que los programas soliciten servicios desde el núcleo, como acceder a hardware, administrar procesos e interactuar con archivos. Aquí hay un desglose de cómo funcionan:
1. Solicitud del programa de usuario:
* Un programa de usuario, que se ejecuta en el espacio del usuario, necesita un servicio específico, como leer un archivo, crear un nuevo proceso o acceder a un dispositivo.
* El programa utiliza una función de biblioteca (por ejemplo, `open ()`, `fork ()`, `read ()`) para realizar la solicitud.
2. Llamada a la función de la biblioteca:
* La función de la biblioteca es responsable de construir una estructura de llamadas de sistema específica. Esta estructura contiene información sobre la llamada del sistema deseada (por ejemplo, número de función, argumentos).
* Esta estructura se pasa al núcleo utilizando una instrucción especial conocida como A System Call Interrupt (a menudo `int 0x80` o` syscall`).
3. Manejo del núcleo:
* La interrupción provoca un interruptor de contexto, transfiriendo el control del programa de usuario al kernel.
* El núcleo identifica la llamada del sistema solicitada en función de su número.
* El núcleo valida los argumentos de llamadas del sistema y verifica los permisos.
* El núcleo ejecuta el servicio solicitado, potencialmente que implica interacciones con el hardware, el sistema de archivos u otros procesos.
4. Valor de retorno:
* Una vez que el núcleo ha completado el servicio solicitado, devuelve un código de estado y potencialmente datos al programa de usuario.
* La función de la biblioteca interpreta el código de estado y devuelve un resultado al programa de usuario.
5. Respuesta del programa de usuario:
* El programa de usuario recibe el resultado, lo procesa y continúa su ejecución.
Puntos clave:
* Las llamadas al sistema son los bloques de construcción fundamentales para cualquier sistema operativo similar a UNIX.
* Proporcionan una interfaz estandarizada, segura y controlada entre los programas de usuario y el kernel.
* El núcleo protege los recursos del sistema y garantiza que los programas no puedan acceder o modificar los componentes a nivel del sistema sin autorización.
* La interfaz de llamadas del sistema es generalmente consistente en diferentes sistemas similares a unix, lo que garantiza la portabilidad de las aplicaciones.
Ejemplo:
Consideremos la llamada de sistema `Read ()`. Un programa podría usar la función de biblioteca `read ()` para leer datos de un archivo. Esta función:
1. Construye una estructura de llamadas del sistema con el número de función `Read ()`, descriptor de archivo, dirección de búfer y número de bytes para leer.
2. Ejecuta la interrupción del sistema para transferir el control al núcleo.
3. El kernel valida los argumentos, recupera los datos del archivo y los copia en el búfer proporcionado por el usuario.
4. El núcleo devuelve el número de bytes leídos al programa de usuario.
5. El programa de usuario recibe el resultado y usa los datos según sea necesario.
Comprender cómo funcionan las llamadas del sistema es esencial para comprender el funcionamiento interno de los sistemas operativos similares a UNIX y los programas de escritura que interactúan efectivamente con el núcleo.