Linux操作系统课程设计：进程线程与系统调用解析

"这篇文档是关于操作系统课程设计的，特别是基于Linux环境的实践。文档涵盖了进程和线程的创建、系统调用的概念及其在Linux中的实现。实验内容包括创建并分析进程和线程的速率，以及理解系统调用在用户模式和内核模式之间的交互。此外，还涉及到如何在Linux内核中添加新的系统调用步骤。" 在操作系统课程设计中，Linux操作系统是一个常见的学习平台，因为它开源且功能强大。实验的第一个部分主要关注进程和线程的管理。进程是操作系统中执行程序的实例，而线程是进程内的执行单元。实验要求创建大量的进程和线程，考虑它们在创建后是立即退出（睡眠）还是进入无限循环，以便研究创建速率和速率变化。通过对这些数据的分析，可以理解不同进程和线程创建的效率，以及它们之间的差异。 系统调用是操作系统为用户进程提供的核心服务，它们提供了用户空间程序与硬件和内核服务交互的接口。系统调用确保了对系统资源的安全访问，提高了程序的可移植性。在Linux中，所有的系统调用都以"sys_"开头，如sys_fork和sys_exit。系统调用的实现涉及到从用户空间到内核空间的转换，通常通过特定的异常或中断（如i386架构下的int 80h指令）来实现。当发生系统调用时，控制权从用户模式转到内核模式，执行相应的系统调用处理函数。 在Linux内核中，系统调用的编号在include/asm/unistd.h中定义，而对应的处理函数则通过一个跳转表进行调度。如果遇到未定义的系统调用，系统会调用sys_ni_syscall函数，返回一个表示“未找到”错误的值。若要增加新的系统调用，需要在arch/i386/kernel/entry.S中修改这个跳转表，添加新的系统调用条目。 通过这样的课程设计，学生不仅可以深入理解操作系统的概念，还能实际动手操作，增强对Linux内核机制的理解，这对于未来从事系统编程和性能优化工作至关重要。