System Call(시스템 콜)

System Call이란?

System Call 은 사용자 프로세스가 소프트웨어 인터럽트를 통해 커널의 기능을 이용하기 위한 서비스를 요청하는 하나의 방법이다.

• 처리방식

  1. 사용자 프로세스가 시스템 콜을 요청하면 제어가 커널로 넘어옴(사용자 모드 -> 커널 모드)
  2. 커널은 내부적으로 각각의 시스템 콜을 구분하기 위해 기능별로 고유번호를 할당하고 그 번호에 해당하는 제어루틴을 커널 내부에 정의
  3. 커널은 요청받은 시스템 콜에 대응하는 기능번호를 확인
  4. 커널은 그 번호에 맞는 서비스 루틴을 호출
  5. 서비스 루틴을 모두 처리하고 나면 커널 모드에서 사용자 모드로 다시 전환

System Call 기능

1. 사용자 모드에 있는 응용 프로그램이 커널의 기능을 사용할 수 있도록 한다.
2. 시스템 호출을 하면 사용자 모드에서 커널 모드로 바뀐다.
3. 커널에서 시스템 호출을 처리하면 커널 모드에서 사용자 모드로 돌아가 작업을 계속한다.

System Call 유형

프로세스 제어(Process Control)

• 끝내기(end), 중지(abort)
• 적재(load), 실행(execute)
• 프로세스 생성(create process)
• 프로세스 속성 획득과 설정(get process attribute and set process attribute)
• 시간 대기(wait time)
• 사건 대기(wait event)
• 사건을 알림(signal event)
• 메모리 할당 및 해제 : malloc, free

파일 조작(File Manipulation)

• 파일 생성(create file), 파일 삭제(delete file)
• 열기(open), 닫기(close)
• 읽기(read), 쓰기(write), 위치 변경(reposition)
• 파일 속성 획득 및 설정(get file attribute and set file attribute)

장치 관리(Devide Management)

• 장치를 요구(request devices), 장치를 방출release device)
• 읽기, 쓰기, 위치 변경
• 장치 속성 획득, 장치 속성 설정
• 장치의 논리적 부착(attach) 또는 분리(detach)

정보 유지(Information Maintenance)

• 시간과 날짜의 설정과 획득(time)
• 시스템 데이터의 설정과 획득(date)
• 프로세스 파일, 장치 속성의 획득 및 설정

통신(Communication)

• 통신 연결의 생성, 제거
• 메시지의 송신, 수신
• 상태 정보 전달
• 원격 장치의 부착 및 분리

System Call 매개변수 전송

필요한 기능이나 시스템 환경에 따라 System Call 이 발생할 때 좀 더 많은 정보가 필요할 수 있다. 그러한 정보가 담긴 매개변수를 운영체제에 전달하기 위해서는 대략 3가지 정도의 방법이 있다.

1. 레지스터를 통한 전송 - 매개변수를 CPU 레지스터 내에 전달한다. 이 경우에 매개변수의 갯수가 CPU 내의 총 레지스터 개수보다 많을 수 있다.

   • 매개변수가 레지스터로 직접 전달되나, 레지스터 크기보다 더 많은 매개변수가 존재하므로 좋지 않은 방법

2. 블록 or 테이블을 통한 전송 - 매개변수를 메모리 내의 블록이나 테이블에 저장하고 해당 메모리의 주소가 레지스터에 전달된다.

3. 스택을 통한 전송 - 매개변수는 프로그램에 의해 스택(stack)으로 전달(push) 될 수도 있다.
   - 매개변수는 프로그램에 의해 스택에 넣어지고, 운영체제에 의해 꺼내짐
   전달되는 매개변수들의 개수나 길이를 제한하지 않기 때문에 2번 방법을 많이 사용한다.

출처

1. https://limjunho.github.io/2021/05/11/SystemCall.html [limjunho,시스템 콜(System Call)]
2. https://luckyyowu.tistory.com/133 [운영체제 04 : 시스템 콜 (시스템 호출, System Call)]