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Explorando sistemas operacionais: 69 dias de implementação profunda de mergulho em c

Visão geral

Esse repositório é uma jornada através dos conceitos de sistema operacional, com implementações práticas em C. Cada dia se concentra em um tópico específico, fornecendo entendimento teórico e experiência prática de codificação.

Estrutura do repositório

• Cada tópico terá seu próprio diretório
• Inclui código -fonte, explicações e detalhes de implementação
• Caminho de aprendizado progressivo dos conceitos básicos para avançados do sistema operacional

Roteiro de exploração de 69 dias

Dia	Tópico	Categoria conceitual	Nível de dificuldade	Foco de implementação
1	Conceito de processo	Processos	Fácil	Definição do processo
2	Estados do processo e transições	Processos	Médio	Implementação do diagrama de estado
3	Mecanismos de criação de processos	Processos	Médio	Fork (), Exec () syscalls
4	Programação de processos básicos	Programação	Médio	Algoritmo FCFS
5	Algoritmos de agendamento	Programação	Duro	SJF, prioridade, Round Robin
6	Comutação de contexto	Processos	Duro	Detalhes da implementação
7	Conceito de thread	Tópicos	Fácil	Thread Basic Entendment
8	Criação e gerenciamento de threads	Tópicos	Médio	Threads posix
9	Comparação de thread vs processos	Tópicos	Médio	Análise comparativa
10	Modelos multithreading	Tópicos	Duro	Tópicos de usuário vs kernel
11	Fundamentos de simultaneidade	Sincronização	Médio	Condições de corrida
12	Mutex e semáforos	Sincronização	Duro	Implementação
13	Conceitos de impasse	Sincronização	Duro	Estratégias de prevenção
14	Algoritmos de detecção de impasse	Sincronização	Duro	Algoritmo do banqueiro
15	Visão geral do gerenciamento de memória	Memória	Fácil	Hierarquia de memória
16	Endereço lógico vs físico	Memória	Médio	Tradução de endereço
17	Alocação de memória contígua	Memória	Médio	Estratégias de alocação
18	Mecanismo de paginação	Memória	Duro	Página Tabela Implementação
19	Algoritmos de substituição de página	Memória	Duro	FIFO, LRU, ideal
20	Segmentação	Memória	Médio	Tabela de segmento
21	Conceitos de memória virtual	Memória	Duro	Demanda paginação
22	Alocação de memória interna (MALLOC, GRÁTIS)	Gerenciamento de memória	Duro	Alocador de memória personalizado
23	Técnicas dinâmicas de gerenciamento de memória	Gerenciamento de memória	Duro	Estratégias de pool de memória
24	Básico do sistema de arquivos	Sistemas de arquivos	Fácil	Conceito de arquivo
25	Estrutura do sistema de arquivos	Sistemas de arquivos	Médio	Estruturas de diretório
26	Métodos de alocação de arquivos	Sistemas de arquivos	Médio	Contíguo, vinculado
27	Gerenciamento de espaço livre	Sistemas de arquivos	Duro	Vector de bits, lista vinculada
28	Mecanismos de proteção de arquivos	Sistemas de arquivos	Médio	Controle de acesso
29	Gerenciamento do sistema de E/S.	Sistemas de E/S.	Médio	Dispositivos de E/S.
30	Algoritmos de agendamento de disco	Sistemas de E/S.	Duro	Scan, c-scan
31	Manuseio de interrupção	Baixo nível	Duro	Vetores de interrupção
32	Implementação avançada de chamada de sistema	Programação de baixo nível	Duro	Design de Wrapper Syscall
33	Rastreamento avançado de chamadas do sistema	Baixo nível	Duro	Intercepção de Syscall
34	Desenvolvimento do módulo do kernel	Baixo nível	Duro	Módulos de kernel carregáveis
35	Comunicação entre processos	IPC	Duro	Tubos, filas de mensagens
36	Memória compartilhada avançada	IPC	Duro	Memória compartilhada de baixo nível
37	PROGRAMAÇÃO DO SOCKETO DIVE DE PROFUNDO	Networking	Duro	Implementação de soquete bruto
38	Agendamento da CPU Avançado	Programação	Duro	Filas de vários níveis
39	Sistemas operacionais em tempo real Internos	Especializado	Duro	RTOS Kernel Design
40	Gerenciamento de memória do kernel Linux	Kernel	Duro	Alocador de laje
41	A sincronização do processo avançada	Sincronização	Duro	Algoritmo de Peterson
42	Teoria dos gráficos de alocação de recursos	Sincronização	Duro	Representação de impasse
43	Técnicas de fragmentação da memória	Memória	Médio	Fragmentação avançada
44	Gerenciamento de cache internos	Memória	Duro	Coerência de cache
45	Jornal do sistema de arquivos	Sistemas de arquivos	Duro	Mecanismos de transação
46	Desenvolvimento do driver de dispositivo	Baixo nível	Duro	Drivers de dispositivo de caracteres
47	Implementação do mecanismo de segurança	Segurança	Duro	Kernel de controle de acesso
48	Simulador de agendamento de processos	Programação	Duro	Simulador abrangente
49	Sistemas de arquivos de rede internos	Sistemas de arquivos	Duro	Design FS distribuído
50	Erros de lidar com mecanismos de kernel	Baixo nível	Duro	Gerenciamento de exceção
51	Hipervisor de memória virtual	Avançado	Duro	Técnicas de virtualização
52	Algoritmos do sistema operacional distribuídos	Avançado	Duro	Protocolos de consenso
53	Design de kernel incorporado	Especializado	Duro	Kernel mínimo
54	Design Avançado do Microkernel	Arquitetura	Duro	Passagem de mensagem
55	Perfil de desempenho do sistema operacional	Avançado	Duro	Rastreamento do kernel
56	Primitivos de processamento paralelo	Avançado	Duro	Paralelismo de baixo nível
57	Mecanismos de tolerância a falhas	Avançado	Duro	Técnicas de recuperação
58	Balanceamento avançado de carga	Avançado	Duro	Estratégias de agendamento
59	RECEVERIZAÇÃO INTERNAIS	Avançado	Duro	Implementação de espaço para nome
60	Primitivos de sincronização do kernel	Avançado	Duro	Spinlocks, RCU
61	Análise de vulnerabilidade de segurança	Segurança	Duro	Transbordamento de buffer
62	Mecanismos do kernel criptográfico	Segurança	Duro	Primitivas de criptografia
63	Técnicas de detecção de malware	Segurança	Duro	Detecção no nível do kernel
64	OS Forensics Deep Dive	Segurança	Duro	Análise de rastreamento do kernel
65	Design de alocador de memória	Memória	Duro	Implementação de heap personalizada
66	Mecanismos Avançados do IPC	IPC	Duro	Sinalização avançada
67	Técnicas de depuração do kernel	Baixo nível	Duro	Análise de acidente de kernel
68	Manuseio avançado de syscall	Baixo nível	Duro	Otimização de Syscall
69	Protótipo completo do kernel OS	Projeto	Duro	Kernel inicializável mínimo

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Projetos finais

Cada projeto abrange 3 dias, permitindo exploração e implementação aprofundadas.

1. Construa um kernel inicializável mínimo

   • Crie um kernel simples que inicialize e imprime uma mensagem na tela.

2. Implementar um alocador de memória personalizado

   • Projete e implemente um alocador de memória com funcionalidade MALLOC, GRATUITA e REALLOC.

3. Desenvolva um simulador de sistema de arquivos

   • Simule um sistema de arquivos básico com estruturas de diretório, alocação de arquivos e gerenciamento de espaço livre.

4. Crie um simulador de agendamento de processos

   • Implemente um simulador para vários algoritmos de agendamento, como FCFs, SJF e Round Robin.

5. Projetar um gerenciador de memória virtual

   • Crie um gerenciador de memória virtual com algoritmos de paginação e substituição de páginas.

6. Desenvolver um módulo de kernel carregado

   • Escreva um módulo de kernel que interaja com o kernel Linux e executa uma tarefa específica.

7. Implementar um sistema de arquivos de rede

   • Crie um sistema de arquivos distribuído básico com comunicação cliente-servidor.

8. Construa um kernel do sistema operacional em tempo real

   • Projete um kernel RTOS mínimo com programação de tarefas e primitivas de sincronização.

Contribuindo

• Implementações detalhadas de código bem -vindo
• Siga os padrões de codificação
• Inclua documentação abrangente

Objetivos de aprendizado

• Compreensão profunda dos princípios do sistema operacional
• Habilidades práticas de programação C
• Técnicas de solução de problemas no mundo real

Pré -requisitos

• C Programação
• Conhecimento profundo da ciência da computação
• Linux/Unix Kernel compreensão recomendada

Licença

LICENÇA

Isenção de responsabilidade

Este é um recurso educacional avançado para entender os sistemas operacionais por meio de uma implementação aprofundada.