专栏名称: 吴师兄学算法
和程序员小吴一起从初学者的角度学习算法,以动画的形式呈现解题的思路。每周四篇原创文章,期待你的鉴赏!
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这次,带你写个操作系统

吴师兄学算法  · 公众号  ·  · 2021-05-23 15:00

正文


大家周末好,我是韭菜吴


昨天和大家分享了 一下自己的两次投资失败的经验,最后得出一个结论,去挣认知以外的钱是一件很看运气的事,提升自己的实力才是最好的一个投资方式,而对于程序员来说, 学好计算机的基础知识,无论什么时候都不迟


计算机网络、操作系统、数据结构和算法都属于基础知识,在这三者里面,操作系统是最具魅力的, 我们经常会用“ 灵魂、大脑、内核、基石 ”等词来形容它。

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?

  • Redis 中经典的 Reactor设计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。对于 运维、测试 等研发来说,很多问题也是基于操作系统的:比如给服务配置多大的内存、多大的缓存空间? 怎样根据操作系统给出的信息,判断服务器的问题出现在哪里?


这些问题只有掌握操作系统底层知识,才能定位到原因,进一步排查监控。


可以说:“ 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。


更何况从成长性来看,花大量时间研究 OS 这些底层知识,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。


所以不夸张地说,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。


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 ,这课上线不到一周,已经超 5000 人学习,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。


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。


早鸟叠加口令 「helloos11」

立省 ¥40 ,到手仅 ¥89


相比市面上难啃的大部头教材,这门课真的太友好了,只可惜当初没有早点遇到,不然我在学操作系统的过程中,也能少走不少弯路。


看过几篇后,我发现这门课除了能手把手教你实现一个自己的操作系统,还有几点也非常值得称赞:


1.“保姆级”图示+代码解析,小白也适用

为了方便“计算机小白”理解,快速上手实操,课程中加入了大量图示和详细的代码注释,这个体量的代码注释是非常少见的,足以看出老师的用心。

当然如果你是老手,也能根据课程中的提示,快速定位到关键性的核心代码。


摘自《操作系统实战 45讲》第9讲

瞧一瞧-Linux的自旋锁和信号量如何实现?


2. 边学边练,对比分析,强化理解 Linux


在介绍每个内核组件实现时,都会先讲清原理,再带你基于设计理解去动手实现;然后与 Linux内核的实现做前后对比。既能边学边练,又能帮你从“上帝视角”审视 Linux 内核。



3. 配套源码,真正动手“run”起来

专栏中的每一讲,都会匹配可以工作的代码,传在gitee上;你可以跟着课程一步步的实现,也可以直接使用每节课提供的代码进行调试,直到最终实现一个操作系统。


Cosmos系统运行演示


整个专栏学下来,操作系统架构设计能力肯定会大幅提升,还可以学到







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