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1、fread和read有何不同？
先看兩段**：
兩個檔案的功能完全一樣，開啟同乙個名為test.file的檔案，並逐字節地讀取整個檔案。
將它們編譯後得到的可執行程式fread和read分別在同一臺pc（linux系統）上執行，得到的如果如下：
發現沒有？fread與read的耗時相差數十倍之多！可見啊~ read乙個位元組這種寫法是相當不可取的！
2、是什麼引起的差異？
但是，事情為什麼會是這樣的呢？讓我們用strace來看看：
看到了吧~fread庫函式在內部做了快取，每次讀取4096個位元組；而read就老老實實乙個位元組乙個位元組地讀……
那麼再想想，我們讀的是什麼？是磁碟。難道上面提到的差異，就是因為這4096倍的讀磁碟次數差而引起的嗎？並不是這樣。
磁碟是塊裝置，每次讀取的最小單位是塊。而當我們通過系統呼叫讀乙個位元組時，linux會怎麼做呢？它會是讀取乙個塊、然後返回乙個位元組、再把其餘位元組都丟掉嗎？當然不會，這樣的作業系統也太拙劣了……
實際上linux的檔案系統層（fs層）不僅會將每次讀的一整塊資料快取下來，還有預讀機制（一次預讀多個塊，以減少磁碟尋道時間），並且快取的內容是放在檔案對應的inode裡面，是可以在程序間共享的。（省略細節若干……）
那麼，fread與read執行的耗時差別來自於**呢？從**看，它們都做了相同次數的函式呼叫；從核心看，它們都造成了基本上相同的磁碟io……但是注意到，第一段**中一共進行了n（n=約24m）次fread函式呼叫，產生約n/4096次系統呼叫；第二段**中一共進行了n次read函式呼叫，產生n次系統呼叫。實際上這裡的耗時差就來自於4096倍的系統呼叫次數差！fread()庫函式中快取的作用並不是減少讀磁碟的次數，而是減少系統呼叫的次數。
由此可見，系統呼叫比起普通函式呼叫有很大的開銷，編寫**時應當注意避免濫用系統呼叫。
3、進一步提高效率?
為了進一步減少系統呼叫的次數，關於讀檔案的這個問題，我們還可以這樣做：
同樣是遍歷整個檔案，但是讀檔案的過程中不需要使用系統呼叫，直接把檔案當成記憶體buffer來讀就行了。其原理是：mmap的執行，僅僅是在核心中建立了檔案與虛擬記憶體空間的對映關係。使用者訪問這些虛擬記憶體空間時，頁表裡面並沒有這些空間的表項，於是cpu產生缺頁異常。核心捕捉這些異常，逐漸將檔案讀入記憶體，並建立相關的頁表項。（省略細節若干……）
將其編譯後得到的可執行程式mmap和之前的fread、read分別在同一臺pc上執行，得到的如果如下：
mmap方式與fread方式相比，耗時又減少了好幾倍。
4、為什麼?
看到這裡，我們不禁要問，系統呼叫為什麼就這麼耗時呢？系統呼叫與普通函式呼叫到底有什麼不同？
1、兩者都是在呼叫處進行跳轉，轉到被呼叫的**中去執行；
系統呼叫使用的"跳轉"指令相對複雜。因為跳轉到核心空間去執行時，cpu特權級別需要改變（否則沒有許可權訪問到核心空間）。於是，cpu必須封裝一條指令，既實現跳轉、又實現特權級別的改變，並且還要保證跳轉到的地方就是核心**（否則使用者程式用這個指令假跳一下，自己就擁有特權了）。而軟中斷指令恰好能滿足這三點要求，所以，x86下實現系統呼叫的經典方法就是"int 0x80"（現在好像換sysenter了吧~ 但是指令要做的事情應該不會變）；
2、兩者都是執行到返回點，然後跳轉回到原先的呼叫點；
系統呼叫的返回過程還伴隨著很多的工作，比如檢查是否需要排程、是否有非同步訊號需要處理、等等。然後，既然來的時候改變了cpu特權級別，返回的時候還得改回去；
3、兩種呼叫中，呼叫前後的**都在相同的虛擬位址空間中（核心空間也屬於使用者程序所能看到的虛擬位址空間範圍內，儘管程序一般情況下沒有許可權去訪問），位址空間並沒有切換；
執行核心**時使用的棧是核心棧，系統呼叫時需要進行棧的切換；
4、兩者的引數傳遞看似相同；
普通函式呼叫是通過棧來傳遞引數的；而系統呼叫是通過暫存器來傳遞引數，暫存器不夠用時才逼不得已使用棧。因為棧要切換，引數傳遞起來不那麼簡單；（但是在這一點上，系統呼叫與普通函式呼叫的耗時並無太大差異。）
5、cpu執行核心**和執行使用者程式**沒什麼區別；
但是注意到，核心**對使用者引數是充分的不信任。以read/fread的buffer引數為例，fread庫函式一般不會檢查buffer引數是否合法。就算想要檢查，也沒這個能力。他不知道buffer是不是個野指標，不知道buffer的大小是否與len不符，不知道buffer指向的這塊記憶體是否可寫……他唯一能做的檢查只是buffer是否為null，可惜這沒什麼意義。但是通過系統呼叫進入核心以後，情況就不同了。前面說到的那些檢查，統統都要做，並且每次呼叫都要不厭其煩地做；
以上幾點區別，僅是我目前能夠想到的。但是管中窺豹，可見一斑。進入核心以後，要做的事情的確是很多很多。
從 read 看系統呼叫的耗時
1 fread和read有何不同？先看兩段 將它們編譯後得到的可執行程式fread和read分別在同一臺pc linux系統 上執行，得到的如果如下 2 是什麼引起的差異？但是，事情為什麼會是這樣的呢？讓我們用strace來看看 那麼再想想，我們讀的是什麼？是磁碟。難道上面提到的差異，就是因為這40...
read系統呼叫
read系統呼叫是glibc庫裡面的乙個函式，是對系統呼叫函式sys read 的封裝與實現。glic庫會將read函式在使用者態下進行解析，通過暫存器將引數儲存起來，並借助於系統呼叫名稱獲得系統呼叫號，該系統呼叫號又可以作為系統呼叫函式在sys call table中的索引獲取函式入口位址，該錶位...
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