操作系统该怎么学?
都說操作系統(簡稱 OS ),是程序員的三大浪漫之一,我們經常會用“靈魂、大腦、內核、基石”等詞來形容它,足以見得它對計算機而言有多么重要。
在實際工作中也確實如此,很多遇到的疑難雜癥,都和操作系統密切相關,比如:
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內存為什么會泄漏、服務進程為什么會 dang 掉、文件為什么打不開?
MySQL 的 IO 性能還能不能再提升?
網絡服務為什么會掉線?模式靠什么技術支撐?
Node.js 的 I/O 模型長什么模樣?
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除此之外,在做高性能服務端編程的時候,經常會用到內存、進程、線程、IO 相關的知識。
“學好操作系統,能直接解決你在工作中遇到的問題”。就這一個原因,它就已經是每個程序員必須好好修煉的“基本功”了。
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而且我一直認為,花大量時間研究 OS 這些底層知識,是很有必要的,它就相當于“指數函數”,雖然短期看不到效果,但卻是從 0 到 1 必然的過程。
學懂了這些基本功,再去琢磨那些被“追捧”的流行技術啊、demo 啊,都能輕松地理解背后高級的設計,理解系統中的性能瓶頸。
不夸張地說,學懂了操作系統,同時具備不錯的編程能力,找工作就很有優勢。要知道,很多在職的工程師其實很多這里面的概念都不懂,工作多年,還得回來補課。
操作系統很難,有什么學習的 “捷徑”?
捷徑沒有,心得有一點。操作系統需要大量的知識儲備,除了要理論要體系化,更重要的是一定要實踐,當你真的動手寫了一個 OS 的時候,你對操作系統的理解會是質的飛躍。
但有配套實驗完成一個 OS 的學習資料很少,極客時間的《操作系統實戰 45 講》專欄算一個,作者是計算機“鬼才”——彭東,這課上線2個月,訂閱量已經破萬了,這個結果其實并不意外,畢竟,國內這類實戰課程真的太稀缺了。
下面是彭東整理的「操作系統核心知識圖譜」,就出自這個專欄,建議先馬后看。
操作系統簡化知識體系圖
關于計算機“鬼才”彭東
彭東非科班出身,卻憑借驚人的意志和熱愛,自學微機原理,編程語言,數據結構與算法,翻遍操作系統和硬件層相關書籍,獨立開發了 LMOS 操作系統。
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LMOS 現在已經發布了 8 個測試版本,是多進程、多線程、多 CPU、支持虛擬內存的 x86_64 體系下的全 64 位操作系統內核,代碼量已經有 10 萬多行了。
不止于此,強烈的興趣促使他又開發了基于 Linux 的嵌入式操作系統——LMOSEM。
他還是《深度探索嵌入式操作系統:從零開始設計、架構和開發》的作者,Intel 傲騰項目的關鍵開發者。
數十年深入研究操作系統,他精通?Linux、BSD、SunOS 等開源操作系統內核、熟悉Windows 的 NT 內核,了解計算機底層技術,在編譯器,數據庫等基礎架構方面也頗有研究。
可以說彭東非常了解,在操作系統的學習過程中,有哪些難點和阻礙,會踩哪些坑。其實,當我知道他要出專欄時,非常驚訝,早在專欄在上線前,我就迫不及待地從運營同學那里要樣章來看了,確實讓我很驚喜。
總結來說,他會帶著你,一步步實現一個基于 x86 平臺的 64 位多進程的操作系統——Cosmos,這真是從 0 到 1,手把手教你自制一個操作系統了,不僅如此,專欄中對于 Linux 內核也講解得很透徹。
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相比市面上難啃的大部頭教材,這門課真的太友好了,除了能手把手教你實現一個自己的操作系統,還有幾點也非常值得稱贊:
1.“保姆級”圖示+代碼解析,小白也適用
為了方便“計算機小白”理解,快速上手實操,課程中加入了大量圖示和詳細的代碼注釋,這個體量的代碼注釋是非常少見的,足以看出老師的用心。
當然如果你是老手,也能根據課程中的提示,快速定位到關鍵性的核心代碼。
摘自《操作系統實戰 45講》第9講
瞧一瞧-Linux的自旋鎖和信號量如何實現?
2.?邊學邊練,對比分析,強化理解 Linux?
在介紹每個內核組件實現時,都會先講清原理,再帶你基于設計理解去動手實現;然后與 Linux內核的實現做前后對比。既能邊學邊練,又能幫你從“上帝視角”審視 Linux 內核。
3.?配套源碼,真正動手“run”起來
專欄中的每一講,都會匹配可以工作的代碼,傳在gitee上;你可以跟著課程一步步的實現,也可以直接使用每節課提供的代碼進行調試,直到最終實現一個操作系統。
Cosmos系統運行演示
整個專欄學下來,操作系統架構設計能力肯定會大幅提升,還可以學到系統級別的軟件編程技巧,這對我們拓展技術深度和廣度是大有裨益的。
在日常開發中遇到問題的時候,也就能從更多維度去解決了。當然,求職也一定會是加分項,自己動手寫過操作系統,簡歷自然增色不少。
還有一點,不得不提,所有專欄的讀者,都可以免費加入?LMOS(作者彭東)建立的「操作系統交流群」,他經常在群里答疑解惑,這里還有很多技術內功深厚的大佬,大家互相監督,共同探討,學習進步,是個難得的氛圍活躍又有價值的群。
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說了這么多,來看看目錄吧。反正我第一眼看目錄,就知道這門課絕對錯不了。
還要再次強調,課程破萬特惠,
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很多人都覺得,學好操作系統很難,編寫一個操作系統更是大佬們才能做到的事。
其實不然,彭東和我們一樣,是一個普通人,最開始的基礎也遠遠不如科班出身的同學。
你可以想象,他在學習過程中面臨了怎樣的困難,但這依然沒有阻礙他在操作系統的海洋里乘風破浪。
我們又有什么理由學不好呢?
難者不會,會者不難,不要給自己設限,辦法總比困難多。
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帶你實現一個自己的操作系統!
總結
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