Системный вызов
Интерфейс ядро - прикладные приложения ОС Linux: около 380 системных вызовов.
Систе́мный вы́зов (system call) в программировании и вычислительной технике — обращение прикладной программы к ядру операционной системы для выполнения какой-либо операции.
Современные операционные системы (ОС) предусматривают разделение времени между выполняющимися вычислительными процессами (многозадачность) и разделение полномочий, препятствующее исполняемым программам обращаться к данным других программ и оборудованию. Ядро ОС исполняется в привилегированном режиме работы процессора. Для выполнения межпроцессной операции или операции, требующей доступа к оборудованию, программа обращается к ядру, которое, в зависимости от полномочий вызывающего процесса, исполняет либо отказывает в исполнении такого вызова.
С точки зрения программиста, системный вызов обычно выглядит как вызов подпрограммы или функции из системной библиотеки. Однако системный вызов, как частный случай вызова такой функции или подпрограммы, следует отличать от более общего обращения к системной библиотеке, поскольку последнее может и не требовать выполнения привилегированных операций.
Привилегии
Архитектура современных процессоров предусматривает использование защищенного режима с несколькими уровнями привилегий: приложения обычно ограничены своим адресным пространством таким образом, что они не могут получить доступ или модифицировать другие приложения, исполняемые в операционной системе, либо саму операционную систему, и обычно не могут напрямую получать доступ к системным ресурсам (жесткие диски, видеокарта, сетевые устройства и т.д.).
Для взаимодействия с системными ресурсами приложения используют системные вызовы, которые дают возможность операционной системе обеспечить безопасный доступ к ним. Системные вызовы передают управление ядру операционной системы, которое определяет предоставлять ли приложению запрашиваемые ресурсы. Если ресурсы доступны, то ядро выполняет запрошенное действие, затем возвращает управление приложению.
Интерфейс системных вызовов
В Windows NT интерфейс системных вызовов - это часть Native API в библиотеке ntdll.dll; это недокументированный API используемый имплементациями обычного Windows API и напрямую используемый некоторыми системными приложениями Windows. В заголовочном файле ядра Linux sys/syscall.h доступна функция syscall, позволяющая непосредственно выполнять системные вызовы. Таблица системных вызовов Linux документирована и является частью API этой ОС.
Промежуточная библиотека
Как правило, система предоставляет библиотеку или API, которые находятся между обычным приложением и ОС. Такая библиотека предоставляет программисту удобный интерфейс для работы с ОС в виде интерфейсных функций. Интерфейсные функции библиотеки предоставляют обычные соглашения о вызове функций для использования системных вызовов и делают системные вызовы более унифицированными. Обращение к функции такой библиотеки само по себе не вызывает переключения в режим ядра и является обычным вызовом подпрограммы.
Примеры и инструменты
В Unix, Unix-like и других POSIX-совместимых операционных системах популярными системными вызовами являются: open, read, write, close, wait, exec, fork, exit и kill. Многие современные ОС имеют сотни системных вызовов. Например, Linux и OpenBSD каждые имеют порядка 380 разных вызовов,[1][2] NetBSD имеет около 500, FreeBSD имеет более 500,[4] в то время как Plan 9 имеет 51.
Инструменты такие как strace, sysdig и truss наблюдают за исполнением процесса с самого начала и выводят все системные вызовы этого процесса или могут присоединяться к уже работающему процессу и перехватывают все системные вызовы, сделанные этим процессом, если операции не нарушают пользовательские разрешения.