Što je sistemski poziv te što su user mode i kernel mode?

Question

IT Interview Practice · Accepted Answer

**Sistemski poziv (syscall)** je mehanizam kojim program u user spaceu traži uslugu od kernela — otvaranje datoteke, slanje mrežnih podataka, alokaciju memorije, stvaranje procesa. Budući da te radnje dodiruju hardver ili utječu na druge procese, samo ih **kernel** smije izvoditi, pa syscall namjerno prelazi granicu zaštite.

## User mode i kernel mode

CPU radi na jednoj od (barem) dvije razine privilegija:

```text
 user mode   → restricted: no direct hardware access, no privileged instructions
 kernel mode → full access: hardware, all memory, privileged CPU instructions
```

Običan poziv funkcije ostaje u user modeu. Syscall izvodi kontroliranu **promjenu načina rada (mode switch)** u kernel mode, izvršava pouzdani kernel kod, zatim se vraća:

```text
  user code            kernel
  ─────────            ──────
  read(fd, buf, n)
      │  trap (syscall instruction)
      └──────────────▶ enter kernel mode
                       validate args, do the I/O
      ◀────────────── return value, back to user mode
  continue
```

## Kako to funkcionira u praksi

Rijetko sami pišete trap — C biblioteka ga omata. `fopen`/`fread` u vašem kodu u konačnici pozivaju syscallove `open`/`read`:

```c
// glibc read() stavlja broj syscalla + argumente u registre,
// zatim izvršava trap instrukciju (npr. `syscall` na x86-64).
ssize_t n = read(fd, buffer, 4096);   // → prelazi (trap) u kernel
```

Trap (softverski prekid / namjenska instrukcija) je ono što sigurno mijenja razinu privilegija — user kod ne može samo "skočiti u" kernel; može ući samo na definiranim ulaznim točkama syscallova koje provjeravaju (validiraju) svoje argumente.

## Zašto je to važno

Podjela user/kernel temelj je sigurnosti i stabilnosti OS-a: to je razlog zašto jedan proces ne može pisati po hardveru ili memoriji drugog procesa. Razumijevanje syscallova također objašnjava performanse — svaki košta jednu promjenu načina rada (stotine nanosekundi), zbog čega je važno grupirati (batch) I/O ili koristiti `mmap`/`io_uring` za smanjenje broja syscallova, i zašto je `strace` (koji izlistava syscallove programa) tako moćan alat za debugiranje.

User mode i kernel mode

Kako to funkcionira u praksi

Zašto je to važno

Povezana pitanja