自制操作系統(tǒng)，我飄了～
操作系統(tǒng)（簡稱 OS），是直接運(yùn)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(yùn)行。我們經(jīng)常會(huì)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(jì)算機(jī)而言有多么重要。
在實(shí)際工作中也確實(shí)如此，跟操作系統(tǒng)打交道是常事。比如程序運(yùn)行期間會(huì)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(huì)泄漏、服務(wù)進(jìn)程為什么會(huì) 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(huì)掉線？
Redis 中經(jīng)典的 Reactor設(shè)計(jì)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(shí)候，經(jīng)常會(huì)用到內(nèi)存、進(jìn)程、線程、IO相關(guān)的知識(shí)。對于運(yùn)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(shí)，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(gè)原因，操作系統(tǒng)就已經(jīng)是每個(gè)程序員必須好好修煉的“基本功”了。
這點(diǎn)在高校教育中也有體現(xiàn)。科班的同學(xué)都知道，操作系統(tǒng)的學(xué)習(xí)被安排在前列，這是有道理的。從成長性來看，花大量時(shí)間研究 OS 這些底層知識(shí)，約等于“指數(shù)函數(shù)”，雖然短期看不到效果，但卻是從 0 到 1 必然的過程。
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(jì)，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(shí)具備不錯(cuò)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(shí)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(diǎn)。操作系統(tǒng)需要具有大量的知識(shí)儲(chǔ)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(shí)候，前后的知識(shí)是無法串聯(lián)在一起的，結(jié)果就會(huì)越看越迷惑。
我的經(jīng)驗(yàn)是，理論是要補(bǔ)充的，而且要體系化；其次，實(shí)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(shí)驗(yàn)完成一個(gè) OS 的課程學(xué)。
在這里，我推薦一張計(jì)算機(jī)“鬼才”彭東（網(wǎng)名 LMOS）梳理的「操作系統(tǒng)知識(shí)體系圖」，內(nèi)容自于彭東的《操作系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn) 45講》專欄，建議先馬后看。
操作系統(tǒng)簡化知識(shí)體系圖
關(guān)于計(jì)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(dú)立開發(fā)了 LMOS 操作系統(tǒng)。
LMOS 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布了 8 個(gè)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(jì)、架構(gòu)和開發(fā)》的作者，Intel 傲騰項(xiàng)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(jì)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(diǎn)和阻礙，會(huì)踩哪些坑。其實(shí)，當(dāng)我知道他要出專欄時(shí)，非常驚訝，早在專欄在上線前，我就迫不及待地從運(yùn)營同學(xué)那里要樣章來看了，確實(shí)讓我很驚喜。
總結(jié)來說，他會(huì)帶著你，一步步實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于 x86 平臺(tái)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(gè)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。
早鳥疊加口令 「helloos11」
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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(diǎn)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(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的操作系統(tǒng)，還有幾點(diǎn)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(jì)算機(jī)小白”理解，快速上手實(shí)操，課程中加入了大量圖示和詳細(xì)的代碼注釋，這個(gè)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(shí)戰(zhàn) 45講》第9講
瞧一瞧-Linux的自旋鎖和信號量如何實(shí)現(xiàn)？
2. 邊學(xué)邊練，對比分析，強(qiáng)化理解 Linux
在介紹每個(gè)內(nèi)核組件實(shí)現(xiàn)時(shí)，都會(huì)先講清原理，再帶你基于設(shè)計(jì)理解去動(dòng)手實(shí)現(xiàn)；然后與 Linux內(nèi)核的實(shí)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(dòng)手“run”起來
專欄中的每一講，都會(huì)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(shí)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(shí)現(xiàn)一個(gè)操作系統(tǒng)。
Cosmos系統(tǒng)運(yùn)行演示
整個(gè)專欄學(xué)下來，操作系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)能力肯定會(huì)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(shí)候，也就能從更多維度去解決了。當(dāng)然，求職也一定會(huì)是加分項(xiàng)，自己動(dòng)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(cuò)不了。
還要再次強(qiáng)調(diào)
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很多人都覺得，學(xué)好操作系統(tǒng)很難，編寫一個(gè)操作系統(tǒng)更是大佬們才能做到的事。
其實(shí)不然，彭東和我們一樣，是一個(gè)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(huì)，會(huì)者不難，不要給自己設(shè)限，辦法總比困難多。
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搞定操作系統(tǒng)。