操作系統(tǒng)（簡稱 OS），是直接運行在“裸機(jī)”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任何其他程序都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運行。我們經(jīng)常會用“靈魂、大腦、內(nèi)核、基石”等詞來形容他，不外乎都是在說操作系統(tǒng)對計算機(jī)而言有多么重要。

 

在實際工作中也確實如此，跟操作系統(tǒng)打交道是常事。比如程序運行期間會遭遇各種問題，很多都是和操作系統(tǒng)密切相關(guān)的：

 

• 內(nèi)存為什么會泄漏、服務(wù)進(jìn)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(wǎng)絡(luò)服務(wù)為什么會掉線？

• Redis 中經(jīng)典的 Reactor設(shè)計模式靠什么技術(shù)支撐？

• Node.js 的 I/O 模型長什么模樣？

 

除此之外，在做高性能服務(wù)端編程的時候，經(jīng)常會用到內(nèi)存、進(jìn)程、線程、IO相關(guān)的知識。對于運維、測試等研發(fā)來說，很多問題也是基于操作系統(tǒng)的：比如給服務(wù)配置多大的內(nèi)存、多大的緩存空間? 怎樣根據(jù)操作系統(tǒng)給出的信息，判斷服務(wù)器的問題出現(xiàn)在哪里？

 

這些問題只有掌握操作系統(tǒng)底層知識，才能定位到原因，進(jìn)一步排查監(jiān)控。

 

一句話概括：“學(xué)好操作系統(tǒng)，能直接解決你在工作中遇到的問題”。

 

光這一個原因，操作系統(tǒng)就已經(jīng)是每個程序員必須好好修煉的“基本功”了。

 

學(xué)懂了這些基本功，再去琢磨那些被“追捧”的流行技術(shù)啊、demo 啊，都能輕松地理解背后高級的設(shè)計，理解系統(tǒng)中的性能瓶頸。

 

所以不夸張地說，學(xué)懂了操作系統(tǒng)，同時具備不錯的編程能力，找工作就很有優(yōu)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(bǔ)課。

 

操作系統(tǒng)很難，有什么學(xué)習(xí)的 “捷徑”？

 

捷徑?jīng)]有，心得有一點。操作系統(tǒng)需要具有大量的知識儲備，但是現(xiàn)在大多的課程、學(xué)習(xí)資料，往往都是根據(jù)目前已有的一些操作系統(tǒng)，做局部解讀。所以，學(xué)的時候，前后的知識是無法串聯(lián)在一起的，結(jié)果就會越看越迷惑。

 

我的經(jīng)驗是，理論是要補(bǔ)充的，而且要體系化；其次，實踐很重要，學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)一定不要去死看書，要跟著有配套實驗完成一個 OS 的課程學(xué)。

 

在這里，我推薦一張計算機(jī)“鬼才”彭東（網(wǎng)名 LMOS）梳理的「操作系統(tǒng)知識體系圖」，內(nèi)容自于彭東的《操作系統(tǒng)實戰(zhàn) 45講》專欄，建議先馬后看。

操作系統(tǒng)簡化知識體系圖

關(guān)于計算機(jī)“鬼才”彭東

彭東非科班出身，卻憑借驚人的意志和熱愛，自學(xué)微機(jī)原理，編程語言，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，翻遍操作系統(tǒng)和硬件層相關(guān)書籍，獨立開發(fā)了 LMOS 操作系統(tǒng)。

 

LMOS 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布了 8 個測試版本，是多進(jìn)程、多線程、多 CPU、支持虛擬內(nèi)存的 x86_64 體系下的全 64 位操作系統(tǒng)內(nèi)核，代碼量已經(jīng)有 10 萬多行了。

 

不止于此，強(qiáng)烈的興趣促使他又開發(fā)了基于 Linux 的嵌入式操作系統(tǒng)——LMOSEM。

 

他還是《深度探索嵌入式操作系統(tǒng)：從零開始設(shè)計、架構(gòu)和開發(fā)》的作者，Intel 傲騰項目的關(guān)鍵開發(fā)者。

 

數(shù)十年深入研究操作系統(tǒng)，他精通 Linux、BSD、SunOS 等開源操作系統(tǒng)內(nèi)核、熟悉Windows 的 NT 內(nèi)核，了解計算機(jī)底層技術(shù)，在編譯器，數(shù)據(jù)庫等基礎(chǔ)架構(gòu)方面也頗有研究。

 

可以說彭東非常了解，在操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程中，有哪些難點和阻礙，會踩哪些坑。其實，當(dāng)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(xué)那里要樣章來看了，確實讓我很驚喜。

 

總結(jié)來說，他會帶著你，一步步實現(xiàn)一個基于 x86 平臺的 64 位多進(jìn)程的操作系統(tǒng)——Cosmos，這真是從 0 到 1，手把手教你自制一個操作系統(tǒng)了，不僅如此，專欄中對于 Linux 內(nèi)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，只可惜當(dāng)初沒有早點遇到，不然我在學(xué)操作系統(tǒng)的過程中，也能少走不少彎路。

看過幾篇后，我發(fā)現(xiàn)這門課除了能手把手教你實現(xiàn)一個自己的操作系統(tǒng)，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(jī)小白”理解，快速上手實操，課程中加入了大量圖示和詳細(xì)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(dāng)然如果你是老手，也能根據(jù)課程中的提示，快速定位到關(guān)鍵性的核心代碼。

摘自《操作系統(tǒng)實戰(zhàn) 45講》第9講

瞧一瞧-Linux的自旋鎖和信號量如何實現(xiàn)？

2. 邊學(xué)邊練，對比分析，強(qiáng)化理解 Linux 

在介紹每個內(nèi)核組件實現(xiàn)時，都會先講清原理，再帶你基于設(shè)計理解去動手實現(xiàn)；然后與 Linux內(nèi)核的實現(xiàn)做前后對比。既能邊學(xué)邊練，又能幫你從“上帝視角”審視 Linux 內(nèi)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(xiàn)，也可以直接使用每節(jié)課提供的代碼進(jìn)行調(diào)試，直到最終實現(xiàn)一個操作系統(tǒng)。

Cosmos系統(tǒng)運行演示

整個專欄學(xué)下來，操作系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計能力肯定會大幅提升，還可以學(xué)到系統(tǒng)級別的軟件編程技巧，這對我們拓展技術(shù)深度和廣度是大有裨益的。

 

在日常開發(fā)中遇到問題的時候，也就能從更多維度去解決了。當(dāng)然，求職也一定會是加分項，自己動手寫過操作系統(tǒng)，簡歷自然增色不少。

 

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。

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很多人都覺得，學(xué)好操作系統(tǒng)很難，編寫一個操作系統(tǒng)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(chǔ)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如科班出身的同學(xué)。

 

你可以想象，他在學(xué)習(xí)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(tǒng)的海洋里乘風(fēng)破浪。

我們又有什么理由學(xué)不好呢？

 

難者不會，會者不難，不要給自己設(shè)限，辦法總比困難多。

 

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