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Erkundung von Betriebssystemen: 69 Tage Deep -Tauch -Implementierung in C.

Überblick

Dieses Repository ist eine Reise durch Betriebssystemkonzepte mit praktischen Implementierungen in C. Jeder Tag konzentriert sich auf ein bestimmtes Thema und bietet theoretisches Verständnis und praktische Codierungserfahrung.

Repository -Struktur

• Jedes Thema wird ein eigenes Verzeichnis haben
• Enthält Quellcode, Erklärungen und Implementierungsdetails
• Progressiver Lernweg von grundlegend zu fortgeschrittenen Betriebssystemkonzepten

69 Tage Exploration Roadmap

Tag	Thema	Konzeptkategorie	Schwierigkeitsgrad	Implementierungsfokus
1	Prozesskonzept	Prozesse	Einfach	Prozessdefinition
2	Prozesszustände und Übergänge	Prozesse	Medium	Implementierung des Zustandsdiagramms
3	Prozesserstellungsmechanismen	Prozesse	Medium	Fork (), exec () syscalls
4	Prozessplanungsprozess -Grundlagen	Planung	Medium	FCFS -Algorithmus
5	Planungsalgorithmen	Planung	Hart	SJF, Priorität, Round Robin
6	Kontextumschaltung	Prozesse	Hart	Implementierungsdetails
7	Thread -Konzept	Themen	Einfach	Grundlegendes Verständnis
8	Erstellung und Verwaltung von Faden	Themen	Medium	POSIX -Threads
9	Thread vs Prozessvergleich	Themen	Medium	Vergleichende Analyse
10	Multithreading -Modelle	Themen	Hart	Benutzer gegen Kernel -Threads
11	Parallelitätsgrundlagen	Synchronisation	Medium	Rassenbedingungen
12	Mutex und Semaphoren	Synchronisation	Hart	Durchführung
13	Deadlock -Konzepte	Synchronisation	Hart	Präventionsstrategien
14	Deadlock -Erkennungsalgorithmen	Synchronisation	Hart	Banker -Algorithmus
15	Speicherverwaltung Übersicht	Erinnerung	Einfach	Speicherhierarchie
16	Logische und physikalische Adresse	Erinnerung	Medium	Adressübersetzung
17	Zusammenhängende Speicherzuweisung	Erinnerung	Medium	Zuteilungsstrategien
18	Paging -Mechanismus	Erinnerung	Hart	Implementierung von Seite Tabelle
19	Seitenersatzalgorithmen	Erinnerung	Hart	FIFO, LRU, optimal
20	Segmentierung	Erinnerung	Medium	Segmenttabelle
21	Virtuelle Gedächtniskonzepte	Erinnerung	Hart	Paging fordern
22	Memory Allocation Interna (Malloc, kostenlos)	Speicherverwaltung	Hart	Benutzerdefinierter Speicher Allocator
23	Dynamische Gedächtnisverwaltungstechniken	Speicherverwaltung	Hart	Speicherpool -Strategien
24	FILE -SYSTEM -Grundlagen	Dateisysteme	Einfach	Dateikonzept
25	Dateisystemstruktur	Dateisysteme	Medium	Verzeichnisstrukturen
26	Dateizuweisungsmethoden	Dateisysteme	Medium	Zusammenhängend, verknüpft
27	Freier Raummanagement	Dateisysteme	Hart	Bitvektor, verknüpfte Liste
28	Dateischutzmechanismen	Dateisysteme	Medium	Zugangskontrolle
29	E/A -Systemmanagement	E/O -Systeme	Medium	E/O -Geräte
30	Scheibenplanungsalgorithmen	E/O -Systeme	Hart	Scan, C-Scan
31	Interrupt -Handhabung	Niedriger Ebene	Hart	Vektoren unterbrechen
32	Fortgeschrittene Systemanruf -Implementierung	Programmierung mit niedriger Ebene	Hart	SYSCALL Wrapper Design
33	Fortgeschrittene Systemanrufverfolgung	Niedriger Ebene	Hart	SYSCall -Abfangen
34	Kernel -Modulentwicklung	Niedriger Ebene	Hart	Ladbare Kernelmodule
35	Kommunikation mit Inter-Prozess	IPC	Hart	Rohre, Nachrichtenwarteschlangen
36	Shared Memory Advanced	IPC	Hart	Teilen Speicher auf niedriger Ebene
37	Sockelprogrammierung tiefer Tauchgang	Networking	Hart	Implementierung von Rohkocken
38	CPU -Planung Fortgeschrittene	Planung	Hart	Multi-Level-Warteschlangen
39	Echtzeit-Betriebssysteme Interna	Spezialisiert	Hart	RTOS -Kernel -Design
40	Linux -Kernel -Speicherverwaltung	Kernel	Hart	Plattenallocator
41	Prozesssynchronisation erweitert	Synchronisation	Hart	Petersons Algorithmus
42	Ressourcenallokationstheorie	Synchronisation	Hart	Deadlock -Darstellung
43	Gedächtnisfragmentierungstechniken	Erinnerung	Medium	Erweiterte Fragmentierung
44	Cache -Management -Interna	Erinnerung	Hart	Cache -Kohärenz
45	Dateisystem Journaling	Dateisysteme	Hart	Transaktionsmechanismen
46	Gerätetreiberentwicklung	Niedriger Ebene	Hart	Charakter -Geräte -Treiber
47	Implementierung des Sicherheitsmechanismus	Sicherheit	Hart	Zugangskontrollkern
48	Prozessplanungssimulator	Planung	Hart	Umfassender Simulator
49	Netzwerkdateisysteme Interna	Dateisysteme	Hart	Verteiltes FS -Design
50	Fehlerbehandlungskernmechanismen	Niedriger Ebene	Hart	Ausnahmeverwaltung
51	Virtual Memory Hypervisor	Fortschrittlich	Hart	Virtualisierungstechniken
52	Verteilte OS -Algorithmen	Fortschrittlich	Hart	Konsensprotokolle
53	Eingebettetes OS -Kerneldesign	Spezialisiert	Hart	Minimaler Kernel
54	Microkernel Advanced Design	Architektur	Hart	Nachrichtenübergang
55	Betriebssystem -Leistungsprofilerstellung	Fortschrittlich	Hart	Kernelverfolgung
56	Parallelverarbeitungsprimitive	Fortschrittlich	Hart	Parallelität mit niedriger Ebene
57	Mechanismen für Fehlertoleranz	Fortschrittlich	Hart	Wiederherstellungstechniken
58	Fortgeschrittener Lastausgleich	Fortschrittlich	Hart	Planungsstrategien
59	Containerisierungsinterne	Fortschrittlich	Hart	Namespace -Implementierung
60	Kernel -Synchronisation Primitive	Fortschrittlich	Hart	Spinlocks, RCU
61	Sicherheitsanalyseanalyse	Sicherheit	Hart	Pufferüberlauf
62	Kryptografische Kernelmechanismen	Sicherheit	Hart	Verschlüsselungsprimitive
63	Malware -Erkennungstechniken	Sicherheit	Hart	Erkennung auf Kernelebene
64	OS Forensics Deep Dive	Sicherheit	Hart	Kernelspuranalyse
65	Speicherallocator -Design	Erinnerung	Hart	Benutzerdefinierte Heap -Implementierung
66	Erweiterte IPC -Mechanismen	IPC	Hart	Fortgeschrittene Signalübertragung
67	Kernel -Debugging -Techniken	Niedriger Ebene	Hart	Kernel -Crash -Analyse
68	Fortgeschrittene Systemverhandlung	Niedriger Ebene	Hart	SYSCall -Optimierung
69	Vollständiger OS -Kernel -Prototyp	Projekt	Hart	Minimaler bootfähiger Kernel

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Endgültige Projekte

Jedes Projekt erstreckt sich über 3 Tage und ermöglicht eine eingehende Exploration und Implementierung.

1. Bauen Sie einen minimalen bootfähigen Kernel auf

   • Erstellen Sie einen einfachen Kernel, der eine Nachricht auf den Bildschirm startet und druckt.

2. Implementieren Sie einen benutzerdefinierten Speicher Allocator

   • Entwerfen und implementieren Sie einen Speicherallocator mit Malloc-, Free- und Realloc -Funktionalität.

3. Entwickeln Sie einen Dateisystemsimulator

   • Simulieren Sie ein grundlegendes Dateisystem mit Verzeichnisstrukturen, Dateizuweisung und freier Speicherverwaltung.

4. Erstellen Sie einen Prozessplanungssimulator

   • Implementieren Sie einen Simulator für verschiedene Planungsalgorithmen wie FCFS, SJF und Round Robin.

5. Entwerfen Sie einen virtuellen Speichermanager

   • Erstellen Sie einen virtuellen Speichermanager mit Paging- und Seiten -Ersatzalgorithmen.

6. Entwickeln Sie ein ladbares Kernelmodul

   • Schreiben Sie ein Kernel -Modul, das mit dem Linux -Kernel interagiert und eine bestimmte Aufgabe ausführt.

7. Implementieren Sie ein Netzwerkdateisystem

   • Erstellen Sie ein grundlegendes verteiltes Dateisystem mit Client-Server-Kommunikation.

8. Bauen Sie einen Echtzeit-Betriebssystemkernel auf

   • Entwerfen Sie einen minimalen RTOS -Kernel mit Aufgabenplanung und Synchronisationsprimitiven.

Beitragen

• Detaillierte Code -Implementierungen willkommen
• Befolgen Sie die Codierungsstandards
• Umfassende Dokumentation einbeziehen

Lernziele

• Tiefes Verständnis der Grundsätze des Betriebssystems
• Praktische C -Programmierkenntnisse
• Techniken zur Problemlösung von Problemen

Voraussetzungen

• C -Programmierung
• Tiefes Informatikwissen
• Linux/Unix -Kernelverständnis empfohlen

Lizenz

LIZENZ

Haftungsausschluss

Dies ist eine fortschrittliche Bildungsressource zum Verständnis von Betriebssystemen durch eingehende Implementierung.