exploring os

探索操作系统：C中69天的深入潜水实施

概述

该存储库是通过操作系统概念的旅程，并在C中进行了实际实现。每天都集中在一个特定的主题上，提供理论理解和动手编码经验。

存储库结构

• 每个主题都有自己的目录
• 包括源代码，说明和实施详细信息
• 从基本的OS概念到高级OS概念的渐进学习路径

69天探索路线图

天	话题	概念类别	难度水平	实施重点
1	过程概念	过程	简单的	过程定义
2	过程状态和过渡	过程	中等的	状态图实施
3	过程创建机制	过程	中等的	fork（），exec（）syscalls
4	过程调度基础知识	调度	中等的	FCFS算法
5	调度算法	调度	难的	SJF，优先，循环罗宾
6	上下文切换	过程	难的	实施详细信息
7	线程概念	线程	简单的	线程基本理解
8	线程创建和管理	线程	中等的	POSIX线程
9	线程与过程比较	线程	中等的	比较分析
10	多线程模型	线程	难的	用户与内核线程
11	并发基础	同步	中等的	种族条件
12	静音和信号量	同步	难的	执行
13	僵局概念	同步	难的	预防策略
14	僵局检测算法	同步	难的	银行家的算法
15	内存管理概述	记忆	简单的	内存层次结构
16	逻辑与物理地址	记忆	中等的	地址翻译
17	连续的内存分配	记忆	中等的	分配策略
18	分页机制	记忆	难的	页表实现
19	页面替换算法	记忆	难的	FIFO，LRU，最佳
20	分割	记忆	中等的	段表
21	虚拟内存概念	记忆	难的	要求分页
22	内存内部分配（Malloc，免费）	内存管理	难的	自定义内存分配器
23	动态内存管理技术	内存管理	难的	内存池策略
24	文件系统基础	文件系统	简单的	文件概念
25	文件系统结构	文件系统	中等的	目录结构
26	文件分配方法	文件系统	中等的	连续，链接
27	自由空间管理	文件系统	难的	位矢量，链接列表
28	文件保护机制	文件系统	中等的	访问控制
29	I/O系统管理	I/O系统	中等的	I/O设备
30	磁盘调度算法	I/O系统	难的	扫描，C扫描
31	中断处理	低级	难的	中断向量
32	高级系统呼叫实施	低级编程	难的	Syscall包装纸设计
33	高级系统呼叫跟踪	低级	难的	syscall拦截
34	内核模块开发	低级	难的	可加载的内核模块
35	过程间沟通	IPC	难的	管道，消息队列
36	共享内存高级	IPC	难的	低级共享内存
37	插座编程深水潜水	联网	难的	RAW插座实现
38	CPU计划高级	调度	难的	多层队列
39	实时操作系统内部	专门	难的	RTOS内核设计
40	Linux内核内存管理	核心	难的	平板分配器
41	过程同步高级	同步	难的	彼得森的算法
42	资源分配图理论	同步	难的	僵局表示
43	内存碎片技术	记忆	中等的	高级分裂
44	缓存管理内部	记忆	难的	缓存相干
45	文件系统日志	文件系统	难的	交易机制
46	设备驱动程序的开发	低级	难的	角色设备驱动程序
47	安全机制实施	安全	难的	访问控制内核
48	过程调度模拟器	调度	难的	全面的模拟器
49	网络文件系统内部	文件系统	难的	分布式FS设计
50	错误处理内核机制	低级	难的	例外管理
51	虚拟内存管理程序	先进的	难的	虚拟化技术
52	分布式OS算法	先进的	难的	共识协议
53	嵌入式OS内核设计	专门	难的	最小内核
54	微粒高级设计	建筑学	难的	消息传递
55	操作系统性能分析	先进的	难的	内核跟踪
56	并行处理原始素	先进的	难的	低级平行性
57	容错机制	先进的	难的	恢复技术
58	先进的负载平衡	先进的	难的	调度策略
59	容器化内部	先进的	难的	名称空间实现
60	内核同步基原始人	先进的	难的	Spinlocks，RCU
61	安全漏洞分析	安全	难的	缓冲区溢出
62	加密内核机制	安全	难的	加密原语
63	恶意软件检测技术	安全	难的	内核级检测
64	OS取证深度潜水	安全	难的	内核跟踪分析
65	内存分配器设计	记忆	难的	自定义堆实现
66	高级IPC机制	IPC	难的	高级信号
67	内核调试技术	低级	难的	内核崩溃分析
68	高级Syscall处理	低级	难的	SYSCALL优化
69	完成OS内核原型	项目	难的	最小的可启动内核

---

最终项目

每个项目跨越3天，允许深入探索和实施。

1. 构建最小的可启动内核

   • 创建一个简单的内核，该内核启动并打印到屏幕上的消息。

2. 实施自定义内存分配器

   • 使用Malloc，Free和Realloc功能设计和实现内存分配器。

3. 开发文件系统模拟器

   • 模拟具有目录结构，文件分配和自由空间管理的基本文件系统。

4. 创建一个进程调度模拟器

   • 实现用于各种调度算法（例如FCF，SJF和Round Robin）的模拟器。

5. 设计虚拟内存管理器

   • 使用分页和页面替换算法构建虚拟内存管理器。

6. 开发可加载的内核模块

   • 编写一个与Linux内核交互并执行特定任务的内核模块。

7. 实施网络文件系统

   • 使用客户端服务器通信创建一个基本的分布式文件系统。

8. 构建实时操作系统内核

   • 使用任务调度和同步原始素设计最小的RTO内核。

贡献

• 欢迎详细的代码实现
• 遵循编码标准
• 包括全面的文档

学习目标

• 对操作系统原则的深刻理解
• 实用的C编程技能
• 现实世界解决问题的技术

先决条件

• C编程
• 深度计算机科学知识
• Linux/Unix内核的理解建议

执照

执照

免责声明

这是通过深入实施来理解操作系统的先进教育资源。