在 Linux 终端输入一个命令（例如 ls）后，操作系统会经历一系列的步骤来处理这个命令。这个过程涉及多个系统调用，以下是详细的处理过程：

输入命令

用户在终端中输入一个命令，比如ls，并按下回车键。

Shell 解析

终端运行一个 shell（如 bash），shell 读取用户输入并解析命令行。这一步通常通过读取标准输入（stdin）来实现。

查找可执行文件

Shell 解析命令后，会查找对应的可执行文件。这涉及以下几个步骤和系统调用：

1. 读取环境变量 PATH：

   • 系统调用：getenv("PATH")
   • Shell 通过获取环境变量 PATH 来查找命令所在的目录。

2. 查找可执行文件：

   • 系统调用：access(path, X_OK)
   • Shell 会遍历 PATH 中的每个目录，使用 access 系统调用检查是否存在具有执行权限的命令文件。

创建子进程

找到可执行文件后，shell 会创建一个子进程来执行命令。涉及的系统调用如下：

1. 创建子进程：
   • 系统调用：fork()
   • fork 创建一个子进程，子进程是父进程的副本。

执行命令

在子进程中，shell 使用 exec 系列系统调用之一来替换当前进程的内存空间，使其运行新程序。

1. 执行命令：
   • 系统调用：execve(path, argv, envp)
   • execve 系统调用用找到的可执行文件替换当前进程的镜像。参数 argv 是传递给程序的参数列表，envp 是环境变量列表。

等待子进程完成

父进程（shell）等待子进程完成执行。这涉及到以下系统调用：

1. 等待子进程：
   • 系统调用：waitpid(pid, &status, 0)
   • waitpid 系统调用使父进程等待子进程完成，并获取其退出状态。

子进程执行命令

子进程执行命令，如 ls，会经历以下步骤：

1. 打开目录：

   • 系统调用：opendir()
   • 打开当前目录以读取文件和目录列表。

2. 读取目录内容：

   • 系统调用：readdir()
   • 逐个读取目录中的条目。

3. 获取文件信息：

   • 系统调用：stat()
   • 获取每个文件或目录的状态信息（如权限、大小等）。

4. 输出结果：

   • 系统调用：write()
   • 将结果写入标准输出（stdout），通常是终端。

退出子进程

命令执行完毕后，子进程会退出并返回状态码。

1. 退出进程：
   • 系统调用：exit(status)
   • 子进程调用 exit 系统调用退出，并返回状态码给父进程。

Shell 获取子进程状态

父进程（shell）通过 waitpid 获取子进程的状态，并在需要时处理返回结果或错误。

总结

在终端输入命令并执行的整个过程中，操作系统涉及到多个系统调用，包括但不限于 getenv、access、fork、execve、waitpid、opendir、readdir、stat 和 write。这些系统调用共同完成了从命令解析、进程创建、命令执行到进程退出的全过程。