系統呼叫的成本（the cost of a system call）

想像在家工作，相對於走去政府機關蓋一個表格的章。任何你能在自己桌前做的事都幾乎是瞬間完成。但每一趟去機關——即使只是蓋個微不足道的章——都要花你去程的路、安檢、等候、回程的路。這趟路就是開銷，它遠遠蓋過實際蓋章那一下。系統呼叫正是這個形狀：跨越邊界的成本，往往遠大於那個小操作本身。

具體而言，系統呼叫遠比普通函式呼叫昂貴，原因就在跨越邊界所需的代價。CPU 必須從使用者模式切到核心模式再切回來、保存並還原暫存器與狀態、並在真正開始工作之前先跑過核心的進入與驗證程式碼。還有更隱微的成本：這次切換可能擾亂 CPU 的快取與管線，而現代的安全緩解措施更讓這次跨越比以往昂貴。一次單純的函式呼叫可能只花少數幾個 CPU 週期；一次系統呼叫光是純開銷通常就要數百到數千個週期，這還沒算上它所請求的實際工作。確切數字因 CPU 與作業系統而異——重點是數量級，而非精確的數字。

為何重要：這個成本正是為什麼高效能的系統程式碼會設法進行較少、較大的系統呼叫，而不是許多細碎的呼叫。用一百萬次 read() 一次一位元組地讀檔案，比起一次讀一大塊要慢得驚人，即使總位元組數一模一樣——因為每一次呼叫都要付過路費。這個單一事實解釋了為什麼有緩衝（C 函式庫把你細小的寫入批次成一次大的系統呼叫）、為什麼有批量與向量化的 I/O 呼叫、以及為什麼一個顯示程式淹沒在系統呼叫裡的剖析器，正指向一個真實且可修正的效能問題。