exploring os

Изучение операционных систем: 69 дней внедрения глубокого погружения в C

Обзор

Этот репозиторий-это путешествие через концепции операционной системы, с практическими реализациями в C. Каждый день фокусируется на конкретной теме, обеспечивая теоретическое понимание и практическое опыт кодирования.

Структура репозитория

• Каждая тема будет иметь свой собственный каталог
• Включает исходный код, объяснения и сведения о реализации
• Прогрессивный путь обучения от базовых до передовых концепций ОС

69 -дневное исследование дорожная карта

День	Тема	Концепция категория	Уровень сложности	Фокус реализации
1	Процесс концепции	Процессы	Легкий	Определение процесса
2	Состояния процесса и переходы	Процессы	Середина	Государственная диаграмма реализация
3	Механизмы создания процессов	Процессы	Середина	Fork (), exec () syscalls
4	Основы планирования процессов	Планирование	Середина	FCFS Алгоритм
5	Алгоритмы планирования	Планирование	Жесткий	SJF, приоритет, круглый робин
6	Контекст переключение	Процессы	Жесткий	Детали реализации
7	Поток концепции	Нить	Легкий	Базовое понимание потока
8	Создание и управление потоком	Нить	Середина	Posix Threads
9	Сравнение процессов с потоком с ними с	Нить	Середина	Сравнительный анализ
10	Многопользовательские модели	Нить	Жесткий	Пользовательские потоки ядра
11	Основы параллелистики	Синхронизация	Середина	Расовые условия
12	Мутекс и семафоры	Синхронизация	Жесткий	Выполнение
13	Концепции тупика	Синхронизация	Жесткий	Стратегии профилактики
14	Алгоритмы обнаружения тупиков	Синхронизация	Жесткий	Алгоритм банкира
15	Обзор управления памятью	Память	Легкий	Иерархия памяти
16	Логический против физического адреса	Память	Середина	Адрес перевод
17	Смежное распределение памяти	Память	Середина	Стратегии распределения
18	Механизм пейджинг	Память	Жесткий	Реализация таблицы страниц
19	Алгоритмы замены страницы	Память	Жесткий	FIFO, LRU, оптимальный
20	Сегментация	Память	Середина	Таблица сегмента
21	Концепции виртуальной памяти	Память	Жесткий	Спрос на пейджинг
22	Внутренние внутренние границы памяти (Malloc, бесплатно)	Управление памятью	Жесткий	Пользовательский распределитель памяти
23	Динамические методы управления памятью	Управление памятью	Жесткий	Стратегии пула памяти
24	Основы файловой системы	Файловые системы	Легкий	Файл концепция
25	Структура файловой системы	Файловые системы	Середина	Структуры каталогов
26	Методы распределения файлов	Файловые системы	Середина	Смежный, связанный
27	Управление свободным пространством	Файловые системы	Жесткий	Бит вектор, связанный список
28	Механизмы защиты файлов	Файловые системы	Середина	Контроль доступа
29	Управление системой ввода/вывода	Системы ввода/вывода	Середина	Устройства ввода/вывода
30	Алгоритмы планирования дисков	Системы ввода/вывода	Жесткий	Сканирование, C-сканирование
31	Управление прерыванием	Низкий уровень	Жесткий	Прерывать векторы
32	Расширенная реализация системного вызова	Программирование низкого уровня	Жесткий	Дизайн обертки Syscall
33	Расширенная отслеживание системных вызовов	Низкий уровень	Жесткий	Перехват Syscall
34	Разработка модуля ядра	Низкий уровень	Жесткий	Загружаемые модули ядра
35	Межпроцессная связь	МПК	Жесткий	Трубы, очереди сообщения
36	Общая память продвинулась	МПК	Жесткий	Низкоуровневая общая память
37	Программирование сокета глубокое погружение	Сеть	Жесткий	Реализация необработанной розетки
38	Планирование процессора продвинуто	Планирование	Жесткий	Многоуровневые очереди
39	Операционные системы в режиме реального времени	Специализирован	Жесткий	RTOS Design
40	Управление памятью ядра Linux	Ядро	Жесткий	Распределитель плиты
41	Процесс синхронизация продвинулась	Синхронизация	Жесткий	Алгоритм Петерсона
42	Теория графа распределения ресурсов	Синхронизация	Жесткий	Представление тупика
43	Методы фрагментации памяти	Память	Середина	Продвинутая фрагментация
44	Управление кешами	Память	Жесткий	Кэш -когерентность
45	Журналинг файловой системы	Файловые системы	Жесткий	Механизмы транзакции
46	Разработка драйвера устройства	Низкий уровень	Жесткий	Драйверы устройства персонажа
47	Реализация механизма безопасности	Безопасность	Жесткий	Ядро контроля доступа
48	Процесс планирования симулятор	Планирование	Жесткий	Комплексный симулятор
49	Внутренние сетевые файловые системы	Файловые системы	Жесткий	Распределенный дизайн FS
50	Механизмы обработки ошибок.	Низкий уровень	Жесткий	Управление исключением
51	Гипервизор виртуальной памяти	Передовой	Жесткий	Методы виртуализации
52	Распределенные алгоритмы ОС	Передовой	Жесткий	Консенсусные протоколы
53	Встроенный дизайн ядра ОС	Специализирован	Жесткий	Минимальное ядро
54	Microkernel Advanced Design	Архитектура	Жесткий	Прохождение сообщения
55	Профилирование производительности ОС	Передовой	Жесткий	Отслеживание ядра
56	Параллельная обработка примитивы	Передовой	Жесткий	Низкоуровневый параллелизм
57	Механизмы устойчивости к разлому	Передовой	Жесткий	Методы восстановления
58	Усовершенствованная балансировка нагрузки	Передовой	Жесткий	Стратегии планирования
59	Контейнеризация внутренней	Передовой	Жесткий	Реализация пространства имен
60	Примитивы синхронизации ядра	Передовой	Жесткий	Spinlocks, RCU
61	Анализ уязвимости безопасности	Безопасность	Жесткий	Переполнение буфера
62	Криптографические механизмы ядра	Безопасность	Жесткий	Примитивы шифрования
63	Методы обнаружения вредоносных программ	Безопасность	Жесткий	Обнаружение уровня ядра
64	Спектетняя	Безопасность	Жесткий	Анализ трассировки ядра
65	Дизайн распределения памяти	Память	Жесткий	Пользовательская реализация кучи
66	Расширенные механизмы IPC	МПК	Жесткий	Усовершенствованная передача сигналов
67	Методы отладки ядра	Низкий уровень	Жесткий	Анализ аварии ядра
68	Усовершенствованная обработка Syscall	Низкий уровень	Жесткий	Оптимизация SYSCALL
69	Полный прототип ядра ОС	Проект	Жесткий	Минимальное загрузочное ядро

---

Окончательные проекты

Каждый проект охватывает 3 дня, что позволяет углубленное исследование и реализацию.

1. Создайте минимальное загрузочное ядро

   • Создайте простое ядро, которое загружает и печатает сообщение на экране.

2. Реализуйте пользовательский распределитель памяти

   • Проектируйте и реализуйте распределитель памяти с помощью функциональности Malloc, Free и Realloc.

3. Разработать симулятор файловой системы

   • Моделируйте основную файловую систему со структурами каталогов, распределением файлов и управлением свободным пространством.

4. Создать симулятор планирования процессов

   • Реализуйте симулятор для различных алгоритмов планирования, таких как FCFS, SJF и Round Robin.

5. Разработать менеджер виртуальной памяти

   • Создайте диспетчер виртуальной памяти с алгоритмами замены страниц и замены страниц.

6. Разработать модуль нагруженного ядра

   • Напишите модуль ядра, который взаимодействует с ядром Linux и выполняет определенную задачу.

7. Реализуйте сетевую файловую систему

   • Создайте базовую распределенную файловую систему с помощью клиентской связи.

8. Создайте ядро ​​операционной системы в реальном времени

   • Разработайте минимальное ядро ​​RTOS с примитивами планирования задач и синхронизации.

Внося

• Подробные реализации кода приветствуются
• Следуйте стандартам кодирования
• Включите комплексную документацию

Цели обучения

• Глубокое понимание принципов операционной системы
• Практические навыки программирования C
• Реальные методы решения проблем

Предварительные условия

• C программирование
• Глубокие знания по информатике
• Рекомендуется понимание ядра Linux/Unix

Лицензия

ЛИЦЕНЗИЯ

Отказ от ответственности

Это расширенный образовательный ресурс для понимания операционных систем посредством глубокой реализации.