手寫(xiě)一個(gè)操作系統(tǒng)到底要多久？

大家好，我是小林。

熟悉我的讀者都知道，我寫(xiě)了個(gè)圖解操作系統(tǒng)，我先來(lái)說(shuō)說(shuō)我當(dāng)初是怎么學(xué)操作系統(tǒng)的？

當(dāng)年我也有這樣的心態(tài)，在還沒(méi)開(kāi)始學(xué)操作系統(tǒng)的時(shí)候，總感覺(jué)這玩意會(huì)很難，遲遲不敢邁出第一步。

這最困難的一步我還是踏出去了，我在 B 站看了清華大學(xué)和哈工大的操作系統(tǒng)課程，以及刷了操作系統(tǒng)一些經(jīng)典書(shū)籍，功夫不負(fù)有心人嘛，很快我就掌握了操作系統(tǒng)的基本理論知識(shí)。

后面的故事大家都知道了，我為了大家破除操作系統(tǒng)的恐懼，而且剛好我有通熟易懂的話術(shù)，所以寫(xiě)了很多圖解操作系統(tǒng)文章，還真有奇效，很多之前恐懼操作系統(tǒng)的朋友都跟我說(shuō)，看我的圖解系統(tǒng)豁然開(kāi)朗。

但是可惜的是，我的功力也有限，只能從理論的方面帶大家熟知操作系統(tǒng)，沒(méi)辦法從源碼的方面帶大家更深入。

可能很多人覺(jué)得操作系統(tǒng)單純學(xué)個(gè)理論，很容易忘記，沒(méi)有實(shí)踐的話感覺(jué)學(xué)的好虛。

實(shí)踐才能見(jiàn)真知，所以最好的方式就是手?jǐn)]一個(gè)操作系統(tǒng)。

說(shuō)起來(lái)容易，但是手?jǐn)]操作系統(tǒng)這件事我們真的能做到嗎？當(dāng)然可以，如果我們只是實(shí)現(xiàn)一個(gè)「微型」的操作系統(tǒng)的話，那還是可以實(shí)現(xiàn)的。

具體怎么做呢？請(qǐng)聽(tīng)我娓娓道來(lái)。

“操作系統(tǒng)”作為所有軟件的基礎(chǔ)，是計(jì)算機(jī)王國(guó)的掌舵者。我們常用“靈魂、大腦、內(nèi)核、基石”等詞來(lái)形容它，足以見(jiàn)得它對(duì)計(jì)算機(jī)而言有多么重要。

 

事實(shí)也確實(shí)如此，作為每個(gè)程序員必須好好修煉的“基本功”，它能直接解決我們?cè)诠ぷ髦械暮芏嘁呻y雜癥，比如做高性能服務(wù)端編程時(shí)，經(jīng)常會(huì)用到內(nèi)存、進(jìn)程、線程、IO 等相關(guān)知識(shí)。

 

而且，我一直認(rèn)為，花大量時(shí)間研究 OS 這些底層知識(shí)，是很有必要的，雖然短期看不到效果，但卻是從 0 到 1 必然的過(guò)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(jí)的設(shè)計(jì)，理解系統(tǒng)中的性能瓶頸。

 

我也很喜歡研究操作系統(tǒng)，作為程序員的三大浪漫之一，它雖然枯燥無(wú)聊，卻又存在無(wú)限可能。對(duì)技術(shù)人來(lái)說(shuō)，即便為此消耗了大把時(shí)光，費(fèi)盡心力，也是值得。

 

正如我的偶像“計(jì)算機(jī)鬼才”彭東所說(shuō)："生活可以一地雞毛，但操作系統(tǒng)卻是心中的光"。

 

彭東在操作系統(tǒng)上的成就，讓我頗為佩服，他被稱為“計(jì)算機(jī)鬼才”，是有原因的。非科班出身，卻憑借驚人的意志與熱愛(ài)，自學(xué)微機(jī)原理，編程語(yǔ)言，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法，翻遍了操作系統(tǒng)和硬件書(shū)籍，獨(dú)立開(kāi)發(fā)了 x86 平臺(tái)下的 LMOS 和 arm 平臺(tái)下的 LMOSEM 兩個(gè)操作系統(tǒng)。

 

LMOS 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布 8 個(gè)測(cè)試版本，是多進(jìn)程、多線程、多 CPU、支持虛擬內(nèi)存的全 64 位操作系統(tǒng)內(nèi)核，代碼量足足有 10 萬(wàn)多行。如此浩大的項(xiàng)目，沒(méi)點(diǎn)“程序員的浪漫”精神，想必很難堅(jiān)持下來(lái)。

 

他的書(shū)《深度探索嵌入式操作系統(tǒng)：從零開(kāi)始設(shè)計(jì)、架構(gòu)和開(kāi)發(fā)》也曾給了我很多啟發(fā)。

 

 

數(shù)十年深入研究操作系統(tǒng)，他對(duì) Linux、BSD、SunOS 等開(kāi)源操作系統(tǒng)，以及 Windows 的 NT 內(nèi)核都非常熟悉，在編譯器，數(shù)據(jù)庫(kù)等基礎(chǔ)架構(gòu)方面也頗有研究。

 

可以說(shuō)，在操作系統(tǒng)領(lǐng)域，他是當(dāng)之無(wú)愧的 KOL，非常有發(fā)言權(quán)。這條路上，會(huì)有哪些難點(diǎn)和阻礙，會(huì)踩哪些坑，他都了如指掌。

 

所以，當(dāng)我聽(tīng)說(shuō)彭東在極客時(shí)間寫(xiě)了一個(gè)《操作系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)45講》專欄，非常意外，第一時(shí)間就訂閱了。讓我很驚喜的是，彭東把“學(xué)操作系統(tǒng)不要死看書(shū)”的主張貫穿到專欄里，通過(guò)配套實(shí)驗(yàn)帶你完成一個(gè) OS，當(dāng)你真的動(dòng)手寫(xiě)了一個(gè) OS 的時(shí)候，對(duì)操作系統(tǒng)的理解會(huì)是質(zhì)的飛躍。

 

下圖是彭東梳理的「簡(jiǎn)化版操作系統(tǒng)知識(shí)體系」，圖中的每一小塊，都會(huì)隨著課程的進(jìn)行，逐一展開(kāi)，建議先馬后看。

 

操作系統(tǒng)簡(jiǎn)化知識(shí)體系圖

 

他會(huì)帶你從 0 到 1，一步步實(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，你將擁有一個(gè)屬于自己的操作系統(tǒng)內(nèi)核，對(duì) Linux 內(nèi)核的理解也會(huì)更加透徹。

 

跟著學(xué)下來(lái)，操作系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)能力會(huì)大幅提升，還可以學(xué)到系統(tǒng)級(jí)別的軟件編程技巧，這對(duì)我們拓展技術(shù)深度和廣度是大有裨益的。

 

最重要的是，求職面試也會(huì)成為加分項(xiàng)，自己動(dòng)手寫(xiě)過(guò)操作系統(tǒng)，真有“飄”的資本，簡(jiǎn)歷自然脫穎而出。

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這門(mén)課程上線兩個(gè)月，訂閱量就已經(jīng)超 10000 訂閱了，這個(gè)結(jié)果其實(shí)并不意外，畢竟，業(yè)界大牛手把手帶著寫(xiě) OS 的機(jī)會(huì)實(shí)在太難得。

 

我在追更的同時(shí)，也不禁佩服，彭東海量的知識(shí)儲(chǔ)備和極佳的表達(dá)能力。要知道，越是底層的知識(shí)越不好講透：要用通俗易懂的語(yǔ)言，把復(fù)雜的操作系統(tǒng)“講”出來(lái)；要注意細(xì)節(jié)與重點(diǎn)的把握和梳理；要把復(fù)雜的內(nèi)容，交付給各個(gè)不同思想層次，不同思維方式的人。

 

前兩天，編輯在后臺(tái)篩選留言做個(gè)了好評(píng)圖，大家可以看看

 

 

不得不說(shuō)，彭東太會(huì)講了，不僅把枯燥的原理講得明明白白，講述中還充滿魔力，吸引我深挖下去，這門(mén)課還有幾個(gè)不得不提的特色。

 

1.“保姆級(jí)”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，課程中加入了大量的圖示和詳細(xì)的代碼注釋，足以看出彭東的用心，也能感受到他的“內(nèi)功深厚”。

 

比如下面的虛擬內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，文件系統(tǒng)框架圖和進(jìn)程狀態(tài)切換流程圖等，篇幅限制，這里僅是冰山一角，專欄中還有大量圖示和知識(shí)導(dǎo)圖。

 

 

再比如，課程中的代碼示例，這個(gè)詳細(xì)程度的代碼注釋，是比較少見(jiàn)的。

 

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(hào)量如何實(shí)現(xiàn)？

 

2. 邊學(xué)邊練，對(duì)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(duì)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(lái)

 

專欄中的每一講，都會(huì)匹配可以工作的代碼，傳在 gitee 上；可以跟著課程一步步實(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)。

 

實(shí)際上，動(dòng)手“run”起來(lái)，哪怕只是讀和 clone 老師的代碼，也會(huì)對(duì)操作系統(tǒng)有更深一層的理解。

 

Cosmos系統(tǒng)運(yùn)行演示

 

4. 開(kāi)源計(jì)劃，新的挑戰(zhàn)

 

為了把課程內(nèi)容實(shí)踐得更好，最近彭東還整了個(gè)“大計(jì)劃” —— 籌備建立一個(gè)開(kāi)源社區(qū)，把 Cosmos 運(yùn)作成一個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目，專欄的讀者都有望優(yōu)先成為第一批 contributer。

 

盡管操作系統(tǒng)知識(shí)體系復(fù)雜，學(xué)起來(lái)可能會(huì)無(wú)從下手，學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到問(wèn)題不知道如何解決，這些困難使得很多人最后遺憾放棄。

 

為了解決大家“買(mǎi)課一時(shí)爽，學(xué)課難上天”的困境，彭東老師發(fā)起“手寫(xiě) OS 打卡行動(dòng)”，60 天帶你實(shí)現(xiàn)自己的操作系統(tǒng)！所有專欄讀者都可以免費(fèi)加入。

 

老師將用自己學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的方式，帶大家實(shí)現(xiàn)自己的操作系統(tǒng)：首先了解操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)后，邊寫(xiě)代碼邊研究。再加上知識(shí)輸入和實(shí)踐雙管齊下，最終建立了自己的知識(shí)體系。

 

這次打卡行動(dòng)已經(jīng)為大家梳理了實(shí)現(xiàn)一個(gè)操作系統(tǒng)的必備知識(shí)點(diǎn)，大家只要跟著老師的步伐，和2000 名優(yōu)秀的技術(shù)人一起學(xué)習(xí)和討論交流，相信屬于你自己的操作系統(tǒng)就在不遠(yuǎn)處！

 

 

 

訂閱后在課程詳情頁(yè)，點(diǎn)擊鏈接即可入打卡群

 

說(shuō)了這么多，來(lái)看看課程各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)和精彩看點(diǎn)吧。

 

 

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整個(gè) OS 開(kāi)發(fā)路就像這一條大河，如果你想創(chuàng)新，只靠一行兩行代碼，一兩天的創(chuàng)造肯定是不夠的。持之以恒是成功的法寶，堅(jiān)持在河中激起足夠多的波浪，你才有可能改變河流的流向。

 

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