Github 开源了：实战操作系统的硬核笔记！

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 和 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， 和 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？

大概就这些吧，更多详情内容请看原资料，pdf资料链接：

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

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

配合着本资料学习操作系统，跟进 课程，相信能够获得事半功倍的效果，好了推荐就到这里，祝大家学业进步，有所获有所得。