exploring os

Exploration des systèmes d'exploitation: 69 jours de mise en œuvre de plongée profonde en C

Aperçu

Ce référentiel est un voyage à travers les concepts du système d'exploitation, avec des implémentations pratiques dans C. Chaque jour se concentre sur un sujet spécifique, offrant une compréhension théorique et une expérience de codage pratique.

Structure de référentiel

• Chaque sujet aura son propre répertoire
• Comprend le code source, les explications et les détails de mise en œuvre
• Path d'apprentissage progressif des concepts de base de base à l'avancé

Feuille de route d'exploration de 69 jours

Jour	Sujet	Catégorie de concept	Niveau de difficulté	Focus de la mise en œuvre
1	Concept de processus	Processus	Facile	Définition du processus
2	Processus des états et des transitions	Processus	Moyen	Mise en œuvre du diagramme d'état
3	Mécanismes de création de processus	Processus	Moyen	Fork (), exec () syscalls
4	Bases de planification des processus	Planification	Moyen	Algorithme FCFS
5	Planification des algorithmes	Planification	Dur	SJF, priorité, Round Robin
6	Commutation de contexte	Processus	Dur	Détails de la mise en œuvre
7	Concept de fil	Threads	Facile	Filant la compréhension de base
8	Création et gestion des threads	Threads	Moyen	Filetages POSIX
9	Comparaison du thread vs processus	Threads	Moyen	Analyse comparative
10	Modèles de lecture multith	Threads	Dur	Utilisateur vs threads de noyau
11	Fondamentaux de la concurrence	Synchronisation	Moyen	Conditions de course
12	Mutex et sémaphores	Synchronisation	Dur	Mise en œuvre
13	Concepts de blocage	Synchronisation	Dur	Stratégies de prévention
14	Algorithmes de détection de blocage	Synchronisation	Dur	Algorithme du banquier
15	Présentation de la gestion de la mémoire	Mémoire	Facile	Hiérarchie de mémoire
16	Adresse physique logique vs	Mémoire	Moyen	Traduction d'adressage
17	Attribution de la mémoire contiguë	Mémoire	Moyen	Stratégies d'allocation
18	Mécanisme de pagination	Mémoire	Dur	Implémentation du tableau des pages
19	Algorithmes de remplacement de la page	Mémoire	Dur	FIFO, LRU, optimal
20	Segmentation	Mémoire	Moyen	Table de segment
21	Concepts de mémoire virtuelle	Mémoire	Dur	Paging de la demande
22	Internes d'allocation de mémoire (malloc, gratuit)	Gestion de la mémoire	Dur	Allocateur de mémoire personnalisé
23	Techniques de gestion de la mémoire dynamique	Gestion de la mémoire	Dur	Stratégies de pool de mémoire
24	Bases du système de fichiers	Systèmes de fichiers	Facile	Concept de fichier
25	Structure du système de fichiers	Systèmes de fichiers	Moyen	Structures d'annuaire
26	Méthodes d'allocation de fichiers	Systèmes de fichiers	Moyen	Contigu, lié
27	Gestion de l'espace libre	Systèmes de fichiers	Dur	Vector de bits, liste liée
28	Mécanismes de protection des fichiers	Systèmes de fichiers	Moyen	Contrôle d'accès
29	Gestion du système d'E / S	Systèmes d'E / S	Moyen	Appareils d'E / S
30	Algorithmes de planification du disque	Systèmes d'E / S	Dur	Scan, c-scan
31	Manipulation d'interruption	De bas niveau	Dur	Interrompre les vecteurs
32	Implémentation avancée des appels système	Programmation de bas niveau	Dur	Design de l'emballage syscall
33	Traçage des appels système avancés	De bas niveau	Dur	Interception syscall
34	Développement du module du noyau	De bas niveau	Dur	Modules de noyau chargé
35	Communication inter-processus	IPC	Dur	Tuyaux, files d'attente de messages
36	Mémoire partagée avancée	IPC	Dur	Mémoire partagée de bas niveau
37	Programmation de socket plongée profonde	Réseautage	Dur	Implémentation de socket brute
38	Planification du processeur avancé	Planification	Dur	Files d'attente à plusieurs niveaux
39	Systèmes d'exploitation en temps réel internes	Spécialisé	Dur	Conception du noyau RTOS
40	Gestion de la mémoire du noyau Linux	Noyau	Dur	Allocateur de dalle
41	Synchronisation du processus avancé	Synchronisation	Dur	L'algorithme de Peterson
42	Théorie du graphique d'allocation des ressources	Synchronisation	Dur	Représentation de blocage
43	Techniques de fragmentation de la mémoire	Mémoire	Moyen	Fragmentation avancée
44	Management de cache internes	Mémoire	Dur	Cohérence du cache
45	Journalisation du système de fichiers	Systèmes de fichiers	Dur	Mécanismes de transaction
46	Développement du conducteur de l'appareil	De bas niveau	Dur	Conducteurs de périphériques de caractère
47	Mise en œuvre du mécanisme de sécurité	Sécurité	Dur	Noyau de contrôle d'accès
48	Simulateur de planification de processus	Planification	Dur	Simulateur complet
49	Systèmes de fichiers réseau internes	Systèmes de fichiers	Dur	Conception FS distribuée
50	Mécanismes du noyau de gestion des erreurs	De bas niveau	Dur	Gestion des exceptions
51	Hyperviseur de mémoire virtuelle	Avancé	Dur	Techniques de virtualisation
52	Algorithmes de système d'exploitation distribués	Avancé	Dur	Protocoles consensus
53	Conception du noyau OS intégré	Spécialisé	Dur	Noyau minimal
54	Conception avancée de micro-noyau	Architecture	Dur	Message qui passe
55	Profil des performances du système d'exploitation	Avancé	Dur	Tracé du noyau
56	Primitives de traitement parallèle	Avancé	Dur	Parallélisme de bas niveau
57	Mécanismes de tolérance aux défauts	Avancé	Dur	Techniques de récupération
58	Équilibrage avancé de la charge	Avancé	Dur	Stratégies de planification
59	Internes à conteneurisation	Avancé	Dur	Implémentation de l'espace de noms
60	Primitives de synchronisation du noyau	Avancé	Dur	Spinlocks, RCU
61	Analyse de la vulnérabilité de sécurité	Sécurité	Dur	Débordement de tampon
62	Mécanismes du noyau cryptographique	Sécurité	Dur	Cryptage primitives
63	Techniques de détection de logiciels malveillants	Sécurité	Dur	Détection au niveau du noyau
64	OS Forensics Deep Dive	Sécurité	Dur	Analyse des traces de noyau
65	Conception d'allocateur de mémoire	Mémoire	Dur	Implémentation de tas personnalisée
66	Mécanismes avancés de l'IPC	IPC	Dur	Signalisation avancée
67	Techniques de débogage du noyau	De bas niveau	Dur	Analyse des accidents du noyau
68	Manipulation avancée du système	De bas niveau	Dur	Optimisation de Syscall
69	Prototype du noyau OS complet	Projet	Dur	Noyau boostable minimal

---

Projets finaux

Chaque projet s'étend sur 3 jours, permettant une exploration et une mise en œuvre approfondies.

1. Créer un noyau boostable minimal

   • Créez un noyau simple qui bottise et imprime un message à l'écran.

2. Implémenter un allocateur de mémoire personnalisé

   • Concevez et implémentez un allocateur de mémoire avec les fonctionnalités malloc, gratuites et realloc.

3. Développer un simulateur de système de fichiers

   • Simulez un système de fichiers de base avec des structures de répertoires, une allocation de fichiers et une gestion de l'espace libre.

4. Créer un simulateur de planification de processus

   • Implémentez un simulateur pour divers algorithmes de planification comme FCFS, SJF et Round Robin.

5. Concevoir un gestionnaire de mémoire virtuelle

   • Créez un gestionnaire de mémoire virtuel avec des algorithmes de pagination et de remplacement de page.

6. Développer un module de noyau chargé

   • Écrivez un module de noyau qui interagit avec le noyau Linux et effectue une tâche spécifique.

7. Implémenter un système de fichiers réseau

   • Créez un système de fichiers distribué de base avec la communication client-serveur.

8. Construire un noyau du système d'exploitation en temps réel

   • Concevez un noyau RTOS minimal avec des primitives de planification et de synchronisation des tâches.

Contributif

• Les implémentations de code détaillées sont les bienvenus
• Suivez les normes de codage
• Inclure une documentation complète

Objectifs d'apprentissage

• Compréhension approfondie des principes du système d'exploitation
• Compétences pratiques en matière de programmation C
• Techniques de résolution de problèmes du monde réel

Condition préalable

• C programmation C
• Connaissances en informatique profonde
• Compréhension du noyau Linux / Unix recommandé

Licence

LICENCE

Clause de non-responsabilité

Il s'agit d'une ressource éducative avancée pour comprendre les systèmes d'exploitation grâce à une mise en œuvre approfondie.