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[导读]大家好,我是小林。之前我小林把自己写的操作系统系列文章的整理过PDF:小林的图解系统,大曝光!。不过我这个PDF偏向理论知识多一些,实战的内容少一些。最近有个读者说,他把自己学习    课程的笔记整理成了一个PDF,已经开源至Github,我也看了下,确实很不错,非常硬核。  课...

大家好,我是小林。


之前我小林把自己写的操作系统系列文章的整理过 PDF:小林的图解系统,大曝光!。


不过我这个 PDF 偏向理论知识多一些,实战的内容少一些。


最近有个读者说,他把自己学习 课程的笔记整理成了一个 PDF,已经开源Github,我也看了下,确实很不错,非常硬核。


课程一直被公认为学习操作系统的神级课程,其课程使用了一个小型的操作系统 还有一份配套的手册来教学。虽然资料齐全但由于是英文,加之内容本身的复杂性,上手还是有一些难度。


这里有一份开源的资料《给操作系统捋条线》,详细讲解了 系统,除了源码中的一些脚本文件几乎覆盖讲述了所有代码,从硬件到软件各个方面都有所讲述。这份资料恰如其名字一般实实在在地给操作系统捋了一条线出来,能够让读者知道计算机从上电那一刻开始,操作系统是如何一步步建立起来的,是如何运行起来的。资料的链接如下:


https://github.com/Rand312/xv6.git


https://gitee.com/rand_cs/xv6.git


全文将操作系统分为了五个大的部分:启动,中断,文件系统,进程,控制台,其他部分比如说内存管理,锁等等都是分散在那五大部分里面。每个部分作者都尽量细致到各个方面,并且附有详细的文字描述或者流程图。


比如说启动流程图



再比如中断流程图



又比如读写文件的流程图





看着这些图感觉还行是吧,较为繁杂的部分基本都有类似的流程图,《给操作系统捋条线》是真的如其名字一般将操作系统捋了 “一条线”  出来。其部分内容截图如下:

部分截图《给操作系统捋条线》根据 主要讲述了以下问题问题:


启动部分:首先便是启动部分, 的计算机启动过程与常见那几大步骤稍稍不同,但本质一样,除了 揉在一起了,其他的没什么,比较常规,再者就是多处理器的情况可能大家不太熟悉,这一块大概有这么一些问题:


  • 启动的大概过程, 这五个步骤是怎样的?
  • 实模式保护模式的特点,如何过渡?
  • ,段寄存器,段选择子,段描述符,分段,平坦模式的简单认识?
  • 分页机制的特点,如何开启的?
  • 逻辑地址,虚拟地址,线性地址,物理地址各类地址什么意思,如何转化?
  • 操作系统如何自举,内核如何从磁盘加载到内存的?
  • 文件的简单认识?
  • 多处理器的情况下计算机是如何启动的,什么是 什么是 ,通用启动算法是啥?
文件系统: 将文件系统分为了 7 层,磁盘 缓存 日志 目录 路径 文件描述符,大概有这些问题:


  • 磁盘的简单认识,磁盘驱动程序如何实现(如何读写磁盘)?
  • 如何设计一个简单的日志系统,为什么日志系统能够保证数据的一致性?
  • ,文件,目录,目录项,文件描述符,文件结构体,硬链接,软链接各种名词到底什么意思,它们之间又有什么关系?
  • 如何理解一切皆文件,为什么 这两个系统调用就可以读写任意类型的文件?
  • 一些常见的文件系统调用比如 等等如何实现的?
中断异常与系统调用:有时不加强调在 的架构下一般统称为中断,它们实际的处理过程都差不多,只不过中断来源不同而已,都是中断源触发中断,生成中断向量,然后 根据中断向量去处理中断,这一块儿大概有这些问题:


  • 中断和异常有什么区别?


  • 什么是软件中断? 软件中断和软中断是一个东西吗?


  • 中断控制器 () 的简单认识,了解其基本工作原理?


  • 中断的处理过程是怎样的?


    • 向量号,,门描述符(中断门、陷阱门等)的简单认识
    • 如何定位中断服务程序(向量号,,门描述符,段描述符等之间的关系)?
    • 所谓的保存现场与恢复现场到底什么意思?
    • 中断期间栈是如何变化的(用户栈如何变化到内核栈,内核栈又如何变化到用户栈)?
  • 多处理器下中断有何不同,又是如何处理的?


  • 系统调用大致过程是怎样的?


  • 系统调用时用户态下程序的参数如何传递给内核?


进程: 只支持进程,不支持线程,另外由于支持多处理器,在调度方面需要额外的锁来避免竞争,有这么一些问题:


  • 系统调用是如何实现的(如何创建一个进程)?
  • 第一个进程又是如何创建的?
  • 系统调用是如何实现的,程序是如何从磁盘加载到内存然后运行的?
  • 程序与进程的区别?
  • 调度器如何实现,一个进程如何被调度上
  • 常见的调度算法及其优缺点?
  • 进程如何切换的,一些资源如寄存器,,页表是如何变化的?
  • 如何实现进程的休眠和唤醒, 函数如何实现?
  • 如何实现的等待与退出, 函数如何实现?
  • 僵尸进程,孤儿进程什么意思,如何解决?
  • 进程是啥,有什么作用,如何实现?
  • 程序是从 开始执行的吗(简单了解了解运行库)?
  • 堆到底是个什么玩意儿?如何实现?如何组织管理?
内存管理: 的内存管理较为简单,使用的是空闲链表法将空闲内存组织起来,有这么一些问题:


  • 的物理内存是如何管理的,虚拟内存又是如何管理的,如何分配与回收内存?
  • 虚拟地址空间物理地址空间应该如何理解?
  • 为什么一般情况下 0 地址不能访问,事实上 0 地址就真的不能访问吗?
锁:锁就其本身的实现上来说不难,难的是锁的使用,内核中的各种问题各种情况极其复杂,这里只简单聊聊:


  • 常见的两种锁,自旋锁、休眠锁如何设计?
  • 常见死锁判断,如何解决
控制台:主要是处理输入输出部分,特指键盘的输入和显示器的输出,另外再有就是串口的使用,大概有这么一些问题:


  • 键盘、显卡、串口的简单认识,键盘驱动,显卡驱动,串口驱动如何实现?
  • 按下一个键到输出到屏幕这之间发生了什么?
  • 组合键的特殊功能是如何实现的?
  • 打印函数 是如何实现的, 两系统调用的完整过程?
  • 为什么文件描述符 0、1、2 就表示标准输入输出错误呢?
  • 如何实现一个简单的
  • 重定向什么意思,如何实现?
  • 管道什么意思,如何实现?
  • 一些常用命令如 、等等如何实现的?



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