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从0到1,带你写一个自己的操作系统

操作系统(简称 OS),是程序员的三大浪漫之一,我们经常会用“灵魂、大脑、内核、基石”等词来形容它,足以见得它对计算机而言有多么重要。


作为一个技术爱好者,你可能遇到过这类困扰:


在一个数千万行代码的大项目中茫然失措……


一次次徘徊在内存为什么会泄漏?服务进程为什么会 dang 掉?文件为什么打不开等一系列“基础”问题的漩涡中。


实际上,很多你苦思冥想也搞不明白的问题,都是因为底层基础知识不够扎实。而操作系统是所有软件的基础,所有上层软件都要依赖于操作系统提供的各种机制,才能运行。


因此,要真正解决这些问题,深入理解操作系统是关键。


在实际工作中也确实如此,很多遇到的疑难杂症,都和操作系统密切相关,比如:


  • 内存为什么会泄漏、服务进程为什么会 dang 掉、文件为什么打不开?
  • MySQL 的 IO 性能还能不能再提升?
  • 网络服务为什么会掉线?模式靠什么技术支撑?
  • Node.js 的 I/O 模型长什么模样?


除此之外,在做高性能服务端编程的时候,经常会用到内存、进程、线程、IO 相关的知识。


“学好操作系统,能直接解决你在工作中遇到的问题”。就这一个原因,它就已经是每个程序员必须好好修炼的“基本功”了。


而且我一直认为,花大量时间研究 OS 这些底层知识,是很有必要的,它就相当于“指数函数”,虽然短期看不到效果,但却是从 0 到 1 必然的过程


学懂了这些基本功,再去琢磨那些被“追捧”的流行技术啊、demo 啊,都能轻松地理解背后高级的设计,理解系统中的性能瓶颈。


不夸张地说,学懂了操作系统,同时具备不错的编程能力,找工作就很有优势。要知道,很多在职的工程师其实很多这里面的概念都不懂,工作多年,还得回来补课。


另外,大厂往往也更看重候选人的基本功,无论是面试、升职还是加薪,学好操作系统都是十分必要。


很多人都觉得,学好操作系统很难,编写一个操作系统更是大佬们才能做到的事。


操作系统很难,有什么学习的 “捷径”?



捷径没有,心得有一点。操作系统需要大量的知识储备,除了要理论要体系化,更重要的是一定要实践,当你真的动手写了一个 OS 的时候,你对操作系统的理解会是质的飞跃。


但有配套实验完成一个 OS 的学习资料很少,极客时间的《操作系统实战 45 讲》专栏算一个,作者是计算机“鬼才”——彭东,这课上线2个月,订阅量已经破万了,这个结果其实并不意外,毕竟,国内这类实战课程真的太稀缺了


下面是彭东整理的「操作系统核心知识图谱」,就出自这个专栏,建议先马后看。


从0到1,带你写一个自己的操作系统_服务进程

操作系统简化知识体系图


关于计算机“鬼才”彭东



彭东非科班出身,却凭借惊人的意志和热爱,自学微机原理,编程语言,数据结构与算法,翻遍操作系统和硬件层相关书籍,独立开发了 LMOS 操作系统。


LMOS 现在已经发布了 8 个测试版本,是多进程、多线程、多 CPU、支持虚拟内存的 x86_64 体系下的全 64 位操作系统内核,代码量已经有 10 万多行了。


不止于此,强烈的兴趣促使他又开发了基于 Linux 的嵌入式操作系统——LMOSEM。


他还是《深度探索嵌入式操作系统:从零开始设计、架构和开发》的作者,Intel 傲腾项目的关键开发者。


数十年深入研究操作系统,他精通 Linux、BSD、SunOS 等开源操作系统内核、熟悉 Windows 的 NT 内核,了解计算机底层技术,在编译器,数据库等基础架构方面也颇有研究。


可以说彭东非常了解,在操作系统的学习过程中,有哪些难点和阻碍,会踩哪些坑。其实,当我知道他要出专栏时,非常惊讶,早在专栏在上线前,我就迫不及待地从运营同学那里要样章来看了,确实让我很惊喜。


总结来说,他会带着你,一步步实现一个基于 x86 平台的 64 位多进程的操作系统——Cosmos,这真是从 0 到 1,手把手教你自制一个操作系统了,不仅如此,专栏中对于 Linux 内核也讲解得很透彻。


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