目录
进程控制（Process Control）
在操作系统中，程序是通过“进程（process）”来运行的。进程控制类系统调用用于创建、执行、终止进程，以及控制进程的运行、同步和资源分配。
这些系统调用是操作系统中最核心的一类，它们决定了程序如何启动、运行、暂停、终止，以及进程之间如何交互。
常见的进程控制 系统调用及作用：
| 系统调用功能 | 示例说明 |
|---|---|
| end / abort | 结束当前进程：exit()、abort() |
| load / execute | 加载并运行新程序：exec()、system() |
| create process / terminate process | 创建子进程：fork()、终止：exit()、kill() |
| get / set process attributes | 获取或修改进程的属性，如 PID、优先级等：getpid()、setpriority() |
| wait for time | 睡眠一定时间：sleep()、usleep()、nanosleep() |
| wait event / signal event | 进程同步：wait(), signal(), waitpid() |
| allocate / free memory | 动态内存管理：malloc() (用户库函数)，底层可能涉及系统调用如 brk() 或 mmap() |
1️⃣ end / abort — 结束或强制中止程序
end：程序正常执行完，调用exit()，告诉系统“我已经完成了，可以清理资源了”。abort：程序出现严重错误时，调用abort()强行终止执行。
类比：就像你写作业写完了说“我写完了”是 end()，作业突然丢了、无法继续写是 abort()。
2️⃣ load / execute — 加载并执行新程序
load：操作系统把一个程序从磁盘加载进内存execute：让 CPU 执行这个程序
举例：你双击“写字板”，操作系统就：
把写字板程序从硬盘“load”到内存；
然后“execute”，即执行它。
Linux 中用 exec() 函数完成这一步。比如：exec("gedit") → 执行文本编辑器。
3️⃣ create process / terminate process — 创建或终止进程
创建进程的系统调用是：
fork()（拷贝一个新进程）终止进程用：
exit()，或者给其他进程发送kill()
类比：妈妈（父进程）生了个小孩（子进程） = fork()
小孩长大离家或死去 = exit()
4️⃣ get process attributes / set process attributes
（获取或设置进程属性）
比如查看进程号（
getpid()）、父进程号（getppid()）、设置优先级（setpriority()）
类比：每个员工都有编号（PID）、领导编号（PPID）、权限等级（优先级）
5️⃣ wait for time — 等待一段时间
用
sleep(5)就可以暂停进程 5 秒钟
像你写完一段代码，想等几秒看看结果 → 就用 sleep()
6️⃣ wait event / signal event — 等待或通知其他进程
wait()：父进程等待子进程完成signal()/kill()：给其他进程发消息（通知或终止）
类比：爸爸等儿子写完作业才带他出去玩（wait()），儿子喊“我写完了！”（signal()）
7️⃣ allocate memory / free memory — 动态申请或释放内存
程序运行中如果需要临时使用内存，就调用内存分配函数
例如
malloc()虽然是库函数，但背后可能调用系统调用brk()或mmap()
类比：你写作业突然需要一个新笔记本 → 向操作系统申请一本（内存）
小例子：一个小程序可能会这么运行：
int main() {
int pid = fork(); // 创建一个子进程
if (pid == 0) {
exec("gedit"); // 子进程打开文本编辑器
} else {
wait(); // 父进程等待子进程完成
}
exit(0); // 正常结束
}
文件操作（File Manipulation）
文件操作类是指程序在运行中，通过“系统调用”来请求操作系统对文件进行创建、读写、删除、信息获取等管理操作。
就像你在使用“记事本”打开 .txt 文件并保存内容时，实际上背后操作系统在帮你执行一系列文件系统调用。
为什么需要“系统调用”来操作文件？
程序是不能直接碰硬盘的。
比如你写了一个程序，它想保存一篇日记，它必须向操作系统申请：“请帮我打开/创建一个文件，我要写进去内容！”
这个“申请”的过程，就是通过 系统调用（System Call）完成的。
常见的文件操作系统调用
🔹 1. 创建文件（Create File）
open("mydiary.txt", O_CREAT);
操作系统帮你在磁盘上创建一个空文件
你说：“操作系统，请给我一本新日记本”，操作系统就新建一个
mydiary.txt文件。
🔹 2. 打开文件（Open）
int fd = open("mydiary.txt", O_RDWR);
打开文件后，系统会返回一个数字（叫文件描述符 fd）
程序就可以通过这个 fd 来对文件进行后续操作
🔹 3. 写入文件（Write）
write(fd, "今天心情不错。", 18);
把内存中的内容写入到文件中
必须先用
open()打开，才能write()
🔹 4. 读取文件（Read）
read(fd, buffer, 100);
你可以从文件中读取内容到内存里
读取之前也要先
open()，否则读不了
🔹 5. 重新定位文件指针（Reposition）
lseek(fd, 0, SEEK_SET); // 移到开头
每次写或读，其实都有个“笔尖”在移动
lseek()就是把“笔尖”移动到你想要的地方
🔹 6. 获取文件信息（Get File Attributes）
stat("mydiary.txt", &info);
你可以查看文件大小、创建时间、修改时间、权限等等
🔹 7. 关闭文件（Close）
close(fd);
用完文件必须关掉，告诉操作系统“我写完了，文件你可以放下了”
设备操作（Device Manipulation）
设备操作类系统调用，让程序可以读写硬件设备，例如：键盘、鼠标、打印机、磁盘、显示器等。
就像你按下一个键，系统把它变成文字，或你点击“打印”，系统就开始工作，这些都依赖于“设备操作”系统调用。
系统调用类别和说明：
1️⃣ request device（请求设备）
向操作系统申请使用某个设备。
在操作系统中，一个进程请求访问设备时，会调用这样的系统调用，操作系统会：
检查设备是否空闲
如果空闲，则允许访问
否则让程序等待，或返回失败
2️⃣ release device（释放设备）
使用完毕后通知操作系统“我用完了”。
如果忘记释放设备，可能会导致“设备被锁死”，其他进程用不了。
3️⃣ read / write（读 / 写设备）
📖 从设备读取 / 📝 写入设备。
设备在操作系统中通常看作一种特殊的“文件”，因此可以对它读写：
read()：如从键盘读取、从磁盘读取、从传感器获取数据write()：如向打印机输出、向声卡发送音频流、向显示器输出图像
4️⃣ reposition（重新定位设备读写指针）
📍 调整设备中读写的位置，常用于磁盘驱动器或串行设备。
比如你正在从一个音频设备读取数据，如果想跳过一段静音区域，你就要调整读取的位置。
5️⃣ get / set device attributes
🔍 查询 / ✏️ 设置设备的属性信息
get：查看当前设备状态（开/关、剩余空间、连接状态、设备类型等）set：配置设备参数，如波特率、分辨率、模式等
常用系统调用是 ioctl()（input/output control）
类比：打印前查看是否缺纸（get），切换为双面打印（set）。
6️⃣ logically attach / detach devices
🔌 将设备逻辑上挂载或卸载进系统。
“Attach” 表示把设备“挂接”到操作系统中，准备使用（例如 USB 插入）
“Detach” 表示设备断开或被卸载（例如安全移除 U 盘）
操作系统通过这些调用维护设备与系统的关系。
类比：把 U 盘插入电脑（attach），写完东西后“安全弹出”（detach）
信息维护（Information Maintenance）
信息维护系统调用 让程序可以获取或设置系统信息，如当前时间、系统状态、文件属性、进程状态、设备信息等。
你可以把它理解为：
📋 “向操作系统打听情况” 或 “告诉操作系统更新信息”的官方手段
分类说明
1️⃣ get time or date、set time or date
获取或设置当前时间和日期
获取系统时间：
gettimeofday()（UNIX）设置系统时间：
settimeofday()（需要管理员权限）
你问操作系统：“现在几点啦？”（get）管理员说：“把时间调到 8:00AM。”（set）
2️⃣ get system data、set system data
获取或设置操作系统的配置信息或统计数据
系统内存使用情况
当前负载、在线用户数
操作系统版本
你问：“这台电脑还有多少内存？”
3️⃣ get attributes（获取属性）
查询：
进程属性（如 PID、状态）
文件属性（大小、时间戳、权限）
设备状态（连接状态、使用状态）
示例系统调用：
stat()：获取文件的元信息（大小、权限、时间）getpid()：获取进程 PIDioctl()：获取设备状态
就像你查看“某个文件多大、谁创建的”，或者“打印机有没有纸”。
4️⃣ set attributes（设置属性）
修改：
文件权限（可读/可写/执行）
文件所有者（UID/GID）
进程优先级
设备参数（例如终端是否支持颜色）
类比：给文件贴上“禁止修改”标签（只读），或将文件“转让”给另一个用户。
通信（Communications）
通信类系统调用用于让不同的“进程（程序）”之间相互发送消息、共享数据、同步状态，不管这些进程是在同一台电脑上，还是不同的电脑上。
你可以把它理解成：“程序之间的微信聊天 + 文件共享 + 远程协作”。
通信的两种主要方式：
| 类型 | 描述 | 举例 |
|---|---|---|
| 🖥️ 进程间通信（IPC） | 两个程序在同一台计算机上通信 | 浏览器和下载器协作 |
| 🌐 网络通信 | 两个程序在不同计算机上通信 | 微信客户端和服务器之间通信 |
通信类系统调用详解
1️⃣ create communication connection（建立通信连接）
程序首先需要“建立一条通道”才能进行通信，就像打电话前要拨号。
类比：A 程序说：“我要和 B 程序通话，先建立一条管道。”
2️⃣ delete communication connection（断开通信）
通信完成后需要关闭连接，以节省资源。
类比：“电话打完了，挂掉。” 或 “关闭聊天室。”
3️⃣ send / receive messages（发送/接收消息）
通信的核心就是发送消息和接收消息。
4️⃣ transfer status information（传递状态信息）
进程不止传递消息，有时候还要“告知对方我现在状态如何”：
比如“我已经准备好”、“我完成了”、“请等一下”。
比如你和同事协作时说：“我完成第 1 步了，你可以继续做第 2 步了。”
5️⃣ attach / detach remote devices（挂接/卸载远程设备）
这个功能出现在网络分布式系统中，比如：
远程挂接一台打印机
在一台电脑上远程访问另一台电脑的硬盘