Llamadas al Sistema

La  llamada al sistema (en inglés system call) es el mecanismo usado por una aplicación para solicitar un servicio al sistema operativo

Las llamadas al sistema comúnmente usan una instrucción especial de la CPU que causa que el procesador transfiera el control a un código privilegiado, previamente especificado por el mismo código. Esto permite al código privilegiado especificar donde va a ser conectado así como el estado del procesador.

Cuando una llamada al sistema es invocada, la ejecución del programa que invoca es interrumpida y sus datos son guardados, normalmente en su PCB (Bloque de Control de Proceso del inglés Process Control Block), para poder continuar ejecutándose luego. El procesador entonces comienza a ejecutar las instrucciones de código de alto nivel de privilegio, para realizar la tarea requerida. Cuando esta finaliza, se retorna al proceso original, y continúa su ejecución. El retorno al proceso demandante no obligatoriamente es inmediato, depende del tiempo de ejecución de la llamada al sistema y del algoritmo de planificación de CPU.

Implementaciones típicas

La implementación de las llamadas al sistema requiere un control de transferencia que involucra características específicas de la arquitectura del procesador. Una forma típica de implementar es usar una interrupción por software. Linux usa esta implementación en la arquitectura x86.

Para los procesadores con arquitectura RISC, ésta es la única forma, pero arquitecturas CISC como x86 soportan otras técnicas adicionales. Un ejemplo es SYSCALL/SYSRE.

Llamadas al sistema en Linux

GNU/Linux es un Sistema Operativo multitarea en el que van a convivir un gran número de procesos. Es posible, bien por un fallo de programación o bien por un intento malicioso, que alguno de esos procesos haga cosas que atenten contra la estabilidad de todo el sistema. Por ello, con vistas a proteger esa estabilidad, el núcleo o kernel del sistema funciona en un entorno totalmente diferente al resto de programas. Se definen entonces dos modos de ejecución totalmente separados: el modo kernel y el modo usuario.

Cada uno de estos modos de ejecución dispone de memoria y procedimientos diferentes, por lo que un programa de usuario no podrá ser capaz de dañar al núcleo.

Las syscalls o llamadas al sistema son el mecanismo por el cual los procesos y aplicaciones de usuario acceden a los servicios del núcleo. Son la interfaz que proporciona el núcleo para realizar desde el modo usuario las cosas que son propias del modo kernel (como acceder a disco o utilizar una tarjeta de sonido). La siguiente figura explica de forma gráfica cómo funciona la syscall read().

El modo usuario necesita acceder al disco para leer, para ello utiliza la syscall read() utilizando la interfaz de llamadas al sistema. El núcleo atiende la petición accediendo al hardware y devolviendo el resultado al proceso que inició la petición. 

Para hacer uso de las llamadas al sistema desde el lenguaje de programación C, los sistemas operativos que trabajan con el núcleo Linux ponen a disposición del usuario varias funciones o procedimientos de librería que representan a las llamadas del sistema. Los prototipos relativos a estas funciones o procedimientos pueden encontrarse listados en el archivo de cabecera unistd.h (este se encuentra en el directorio/usr/include/asm/, aquí también pueden encontrarse los archivos unistd_32.h y unistd_64.h, archivos relativos a las arquitecturas de 32 y 64 bits respectivamente).

El sistema operativo de núcleo Linux cuenta con aproximadamente 200 funciones relacionadas con cada llamada al sistema, algunos de los cuales pueden agruparse en ciertas categorías que permiten el manejo o control de: procesos, señales, archivos, tiempo, etc.

El programador (1): usa las librerías C para llamadas al sistema y otras librerías (2): para implementar el código fuente de la aplicación (3): y a partir de él generar el archivo ejecutable de dicha aplicación.

El usuario final (4): ejecuta la aplicación, (5): la cual se comunica a través de llamadas al sistema con el núcleo del sistema operativo (6): el cual toma el control y se encarga de manipular el hardware para realizar el proceso solicitado.

Cuando el proceso se ha completado, el núcleo (7): retorna el control a la aplicación.


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fuentes: - systope

http://es.wikipedia.org/wiki/Llamada_al_sistema