1. 概述
系统调用是操作系统与应用程序之间沟通的桥梁。通过系统调用，应用程序可以请求操作系统内核提供服务，例如访问文件、创建进程、分配内存等。本篇文章将带你了解系统调用的基本概念及其常见的分类。
2. 什么是系统调用？
✅ 系统调用（System Call） 是操作系统提供给应用程序的一组接口，允许应用程序请求操作系统执行某些特权操作。例如：
- 创建一个新进程
- 读写文件
- 与硬件设备交互
- 获取系统信息（如当前进程 ID）
应用程序通常运行在用户态（user mode），而系统调用会触发切换到内核态（kernel mode），由操作系统内核完成具体操作后再返回结果。
3. 系统调用的分类
系统调用按功能可以分为以下几类：
3.1 进程控制（Process Control）
这类系统调用用于创建、管理、终止进程。常见调用包括：
fork()：创建一个子进程，当前进程变为父进程exec()：替换当前进程的映像，启动新程序exit()：终止当前进程wait()：挂起当前进程，直到其某个子进程结束
这些调用构成了多任务处理的基础，是操作系统进程调度的重要组成部分。
3.2 文件管理（File Management）
用于操作文件的系统调用，主要包括：
open()：打开文件，若不存在可创建read()：从文件描述符中读取数据write()：将数据写入文件描述符close()：关闭文件描述符
这些调用是实现文件读写、资源释放等操作的关键。
3.3 设备管理（Device Management）
用于与硬件设备交互的系统调用，例如：
ioctl()：输入/输出控制，用于发送设备特定的命令
这类调用通常用于设备驱动开发或底层硬件控制。
3.4 信息维护（Information Maintenance）
这类调用用于在应用程序与操作系统之间传递信息，例如：
getpid()：获取当前进程的 PID（进程标识符）gettimeofday()：获取当前时间
这些调用帮助程序获取系统状态或运行时信息。
3.5 进程通信（Communications）
用于进程间通信（IPC）的系统调用，例如：
pipe()：创建一个管道，用于两个进程之间的单向通信socket()：创建网络通信端点（接口）
这类调用对于实现多进程协作、网络通信等场景非常关键。
4. 总结
系统调用是操作系统与应用程序之间的核心接口，按照功能可以分为五大类：
| 类型 | 功能说明 | 示例调用 |
|---|---|---|
| 进程控制 | 创建、管理、终止进程 | fork, exec, exit |
| 文件管理 | 文件的打开、读写、关闭 | open, read, write |
| 设备管理 | 与硬件设备交互 | ioctl |
| 信息维护 | 获取系统信息 | getpid, gettimeofday |
| 进程通信 | 实现进程间通信 | pipe, socket |
了解这些分类和常用系统调用有助于我们更好地理解操作系统行为，也对系统性能优化、调试排错等方面有重要意义。在实际开发中，特别是在系统编程、嵌入式开发或底层库开发中，掌握系统调用是非常关键的一项技能。