首页/文章/ 详情

操作系统学习心得

1月前浏览879

本文摘要:(由ai生成)

本文强调了实践在深入理解操作系统(OS)中的重要性,推荐手写简单操作系统作为有效学习方法。提到非科班出身的彭东通过自学和实践独立开发两个OS,其书籍和专栏提供从零开始设计、架构和开发OS的指导。课程特色包括图示、代码解析、边学边练、源码及开源计划,并设有交流群供技术讨论。通过学习和实践,可显著提升OS架构设计能力和系统级编程技巧,对技术深度和广度拓展大有裨益。

说到操作系统,很多搞技术的绕不开,硬件上要跑操作系统,搞嵌入式也离不开操作系统,很多综合涉及到操作系统、硬件、代码的BUG大多分析起来是非常困难。很多初学者在还没开始学操作系统的时候,总感觉这玩意会很难,迟迟不敢迈出第一步。

有很多人在 B 站看了清华大学和哈工大的操作系统课程,以及刷了操作系统一些经典书籍,功夫不负有心人嘛,很快就掌握了操作系统的基本理论知识。
但是可惜的是,功力也有限,只能从理论的方方面自己熟知操作系统,没办法从源码的方面更深入。
可能很多人觉得操作系统单纯学个理论,很容易忘记,没有实践的话感觉学的好虚。
实践才能见真知,所以最好的方式就是手撸一个操作系统。
说起来容易,但是手撸操作系统这件事我们真的能做到吗?当然可以,如果我们只是实现一个「微型」的操作系统的话,那还是可以实现的。
具体怎么做呢?请听我娓娓道来。
都说操作系统(简称 OS ),是程序员的三大浪漫之一,我们经常会用“灵魂、大脑、内核、基石”等词来形容它,足以见得它对计算机而言有多么重要。
对于想要学习计算机体系结构、处理器芯片的朋友,操作系统应该是必修课。
衡量学习程度的标准,应该是能否手撸一个简单的操作系统
在手写 OS 的过程中,之前遇到的很多和操作系统密切相关的疑难杂症,都找到了答案。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?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。
“学好操作系统,能直接解决你在工作中遇到的这些问题”。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。
事实也确实如此,作为每个程序员必须好好修炼的“基本功”,它能直接解决我们在工作中的很多疑难杂症比如做高性能服务端编程时,经常会用到内存、进程、线程、IO 等相关知识。
而且,我一直认为,花大量时间研究 OS 这些底层知识,是很有必要的,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。
操作系统作为程序员的三大浪漫之一虽然学习的过程比较枯燥,但在实际应用中又存在无限可能。对技术人来说,即便为此消耗了大把时光,费尽心力,也是值得。
正如“计算机鬼才”彭东所说:"生活可以一地鸡毛,但操作系统却是心中的光"
彭东在操作系统上的成就,让人颇为佩服,他被称为“计算机鬼才”,是有原因的。非科班出身,却凭借惊人的意志与热爱,自学微机原理,编程语言,数据结构与算法,翻遍了操作系统和硬件书籍,独立开发了 x86 平台下的 LMOS 和 arm 平台下的 LMOSEM 两个操作系统。
LMOS 现在已经发布 8 个测试版本,是多进程、多线程、多 CPU、支持虚拟内存的全 64 位操作系统内核,代码量足足有 10 万多行。如此浩大的项目,没点“程序员的浪漫”精神,想必很难坚持下来
他的书《深度探索嵌入式操作系统:从零开始设计、架构和开发》也曾给了我很多启发。
数十年深入研究操作系统,他对 Linux、BSD、SunOS 等开源操作系统,以及 Windows 的 NT 内核都非常熟悉,在编译器,数据库等基础架构方面也颇有研究。
可以说,在操作系统领域,他是当之无愧的 KOL,非常有发言权这条路上,会有哪些难点和阻碍,会踩哪些坑,他都了如指掌。
所以,想当年听说彭东在极客时间写了一个《操作系统实战45讲》专栏,非常意外,当时很多小伙伴第一时间就订阅了。
最让人惊喜的是,彭东把“学操作系统不要死看书”的主张贯穿到专栏里,通过配套实验带你完成一个OS当你真的动手写了一个 OS 的时候,对操作系统的理解会是质的飞跃。
下图是彭东梳理的「简化版操作系统知识体系」,图中的每一小块,都会随着课程的进行,逐一展开,建议先马后看。
操作系统简化知识体系图
他会带你从 0 到 1,一步步实现一个基于 x86 平台的 64 位多进程的操作系统—— Cosmos,你将拥有一个属于自己的操作系统内核,对 Linux 内核的理解也会更加透彻。
跟着学下来,操作系统架构设计能力会大幅提升,还可以学到系统级别的软件编程技巧,这对我们拓展技术深度和广度是大有裨益的。
最重要的是,求职面试也会成为加分项,自己动手写过操作系统,真有“飘”的资本,简历自然脱颖而出。

在追更的同时,也不禁佩服,彭东海量的知识储备和极佳的表达能力。要知道,越是底层的知识越不好讲透:要用通俗易懂的语言,把复杂的操作系统“讲”出来;要注意细节与重点的把握和梳理;要把复杂的内容,交付给各个不同思想层次,不同思维方式的人。

随便截了几个评价,供参考:
不得不说,彭东太会讲了,不仅把枯燥的原理讲得明明白白,讲述中还充满魔力,吸引我们深挖下去,这门课还有几个不得不提的特色。

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,课程中加入了大量的图示和详细的代码注释,足以看出彭东的用心,也能感受到他的“内功深厚”。
比如下面的虚拟内存数据结构设计图,计算机结构示意图,文件系统框架图和进程状态切换流程图等,篇幅限制,这里仅是冰山一角,专栏中还有大量图示和知识导图。
再比如,课程中的代码示例,这个详细程度的代码注释,是比较少见的。
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;可以跟着课程一步步实现,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。
实际上,动手“run”起来,哪怕只是读和 clone 老师的代码,也会对操作系统有更深一层的理解。
Cosmos系统运行演示

4. 开源计划,新的挑战

为了把课程内容实践得更好,最近彭东还整了个“大计划” —— 筹备建立一个开源社区,把 Cosmos 运作成一个开源项目专栏的读者都有望优先成为第一批 contributer。
为抛弃历史包袱,未来完整的 Cosmos 会同时开源系统和 CPU 源码,还会考虑根据需求定制芯片。据彭东透露,他邀请到了非常优秀的芯片架构师,来根据操作系统架构特点设计 CPU,想想就很“浪漫”了!
此外,专栏读者都可以免费加入彭东的「操作系统交流群」,他经常在群里答疑解惑,这里还有很多技术内功深厚的大佬,相互交流探讨,光看聊天记录,都能学到不少。
订阅后在课程详情页,点击链接即可入群
编辑小姐姐也经常在群里出没,鼓励督促,可以说是伴随式的学习了。相信大家加过的交流群不少,这个群确实非常难得,大佬云集,知识密度高,气氛活跃,学习体验也很好。
说了这么多,来看看课程各章节的知识点和精彩看点吧。

来源:路飞的电子设计宝藏
UG芯片理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-04-21
最近编辑:1月前
一路带飞
硕士 一路带飞,高级硬件工程师
获赞 63粉丝 80文章 112课程 4
点赞
收藏

作者推荐

未登录
还没有评论

课程
培训
服务
行家

VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈