系统调用的过程

系统有些高特权的操作，比如访问 IO 设备，修改内核状态，修改其他程序，在rings模型下，只有rings 0才能做得到。用户程序(通常是ring3)在自己的地址空间里面，是没有办法看到这些资源，也就无法修改它们。这时候用户程序就需要request service，发出软（件）中断，让程序trapped 进内核态(通过int 0x80 指令，实际上这不仅仅是进程的状态转换，也是进程的状态转换)。实际上此时的控制权已经交给内核了，内核可以在自己的内核地址空间里面，使用高特权操作，特权操作做完了以后，控制权才交回给用户程序。这个过程就成为syscall。x86 虽然有四层 ring，但通常只使用了0和3层ring。

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系统通常提供API或者lib来提供syscall的能力。比如在 Unix-Like系统里，就是glibc。lib提供的函数，通常被称为Wrapper Function。

系统调用的代价在哪里

每次产生系统调用，程序的上下文通常会产生切换，CPU必然是要把进程状态寄存器里面往内存里塞，再把其他进程的上下文从内存里往寄存器里面塞。即使只是单进程做系统调用也如此，因为系统调用自己也有特殊的上下文，需要从内存里往寄存器塞。然后系统调用执行完了以后，原本进程的上下文，又要从内存里塞回寄存器。再加上程序的进程切换会让硬件体系结构缓存失效，上下文切换回来以后，有些缓存又要重新加载。这种种的因果，必然会增加内存查找（memory look up）次数。

而且有些系统调用，会涉及IO操作，这容易让 CPU 进入一种阻塞状态，浪费 CPU 时间。这种阻塞状态是不会（主动）出让 CPU 的。