手写了个操作系统,爽!

极客时间 2021-09-15 18:05

 “操作系统”作为所有软件的基础,是计算机王国的掌舵者。我们常用“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。

 
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。
 
我也很喜欢研究操作系统,作为程序员的三大浪漫之一,它虽然枯燥无聊,却又存在无限可能。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。
 
正如我的偶像“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,让我颇为佩服,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,当我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,第一时间就订阅了。让我很惊喜的是,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。
 

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这门课程上线两个月,订阅量就已经超 10000 订阅了,这个结果其实并不意外,毕竟,业界大牛手把手带着写 OS 的机会实在太难得。
 
我在追更的同时,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,我加过的交流群不少,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。
 
 
再强调一点:
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都说程序员 35 岁是个坎,但其实,有坎的是不上不下、“半瓶水”的人。只要扎实基础,勤修内功,那么无论是上层开发,还是理解前沿技术,都等于加了天然 buff。
 
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