主要内容总结：

• 介绍：系统调用是用户应用与操作系统内核的接口，“快”“慢”系统调用的区分影响与信号处理等的交互及系统性能，本文将探讨其差异等方面。

  • 核心定义：

    • 快系统调用：能立即完成，返回快，无需调用进程阻塞或睡眠，仅需 CPU 处理时间，如getpid()等。
    • 慢系统调用：可能需等待外部事件或资源，可能阻塞进程，使内核挂起进程直到操作完成，如read()等。
  • 信号交互机制：慢系统调用被信号中断时，内核会中断系统调用，进程提前返回，执行信号处理程序，系统调用通常返回EINTR错误。
• 代码演示：通过read()从管道与信号处理交互的示例代码，展示慢系统调用与信号处理的机制，包括编译运行方法及预期输出，还展示了磁盘 I/O 的相关示例及输出。

• 系统调用类别详细：

  • 非阻塞系统调用（快）：返回快，只需 CPU 时间，如信息检索、简单状态改变等操作。
  • 潜在阻塞系统调用（中）：需一定时间完成，有最大持续时间，如sleep()等。
  • 无限阻塞系统调用（慢）：直到外部事件发生才返回，如各种 I/O 相关的系统调用。

• 内核实现细节：

  • 快系统调用实现：用户代码调用后，内核验证参数并执行操作，直接在调用进程上下文中完成，调用线程不释放 CPU。
  • 慢系统调用实现：内核验证参数后，若资源/事件不可用，将进程置于等待队列，当事件发生时唤醒进程继续执行，返回前检查信号。
• 内核中的信号处理：信号生成时内核设置信号待处理位图，系统调用或中断返回前内核检查信号，自动系统调用重启由SA_RESTART标志控制。

• 实际应用与最佳实践：

  • 信号处理程序设计要简洁安全，根据需求决定是否使用SA_RESTART。
  • 处理EINTR错误，编写EINTR安全的系统调用函数。
  • 考虑使用非阻塞 I/O 提高响应性，或使用异步 I/O 处理高并发应用。
• 低级别系统调用实现理解：以getpid()和read()为例，展示快系统调用简单直接，慢系统调用需处理数据可用性、等待与信号等。
• 现代操作系统中的系统调用分类：包括完全同步（快）、异步、带超时阻塞、无限阻塞、可重启等系统调用类别。
• 系统调用处理的演进：从传统阻塞 I/O 到各种先进的 I/O 处理机制，如非阻塞 I/O、I/O 多路复用、信号驱动 I/O、异步 I/O 及 I/O Uring 等。
• 总结与实践建议：快系统调用立即返回，慢系统调用可能阻塞并可被信号中断，最佳实践包括正确处理EINTR、使用SA_RESTART等。
• 结论：区分快慢系统调用对理解操作系统处理机制很重要，现代系统有多种处理系统调用的机制，理解这些能写出更可靠高效的代码。