都說作業系統（簡稱 OS ），是程式設計師的三大浪漫之一，我們經常會用「靈魂、大腦、內核、基石」等詞來形容它，足以見得它對計算機而言有多麼重要。最近，我用 3 天的時間，自己寫了個作業系統。
在手寫 OS 的過程中，之前遇到的很多和作業系統密切相關的疑難雜症，都找到了答案。比如：
- 內存為什麼會泄漏、服務進程為什麼會 dang 掉、文件為什麼打不開？
- MySQL 的 IO 性能還能不能再提升？
- 網絡服務為什麼會掉線？模式靠什麼技術支撐？
- Node.js 的 I/O 模型長什麼模樣？
除此之外，在做高性能服務端編程的時候，經常會用到內存、進程、線程、IO 相關的知識。
「學好作業系統，能直接解決你在工作中遇到的這些問題」。就這一個原因，它就已經是每個程式設計師必須好好修煉的「基本功」了。
事實也確實如此，作為每個程式設計師必須好好修煉的「基本功」，它能直接解決我們在工作中的很多疑難雜症，比如做高性能服務端編程時，經常會用到內存、進程、線程、IO 等相關知識。
而且，我一直認為，花大量時間研究 OS 這些底層知識，是很有必要的，雖然短期看不到效果，但卻是從 0 到 1 必然的過程。
學懂了這些基本功，再去琢磨那些被「追捧」的流行技術啊、demo 啊，都能輕鬆地理解背後高級的設計，理解系統中的性能瓶頸。
我也很喜歡研究作業系統，作為程式設計師的三大浪漫之一，它雖然枯燥無聊，卻又存在無限可能。對技術人來說，即便為此消耗了大把時光，費盡心力，也是值得。
正如我的偶像「計算機鬼才」彭東所說："生活可以一地雞毛，但作業系統卻是心中的光"。
彭東在作業系統上的成就，讓我頗為佩服，他被稱為「計算機鬼才」，是有原因的。非科班出身，卻憑藉驚人的意志與熱愛，自學微機原理，程式語言，數據結構與算法，翻遍了作業系統和硬體書籍，獨立開發了 x86 平台下的 LMOS 和 arm 平台下的 LMOSEM 兩個作業系統。
LMOS 現在已經發布 8 個測試版本，是多進程、多線程、多 CPU、支持虛擬內存的全 64 位作業系統內核，代碼量足足有 10 萬多行。如此浩大的項目，沒點「程式設計師的浪漫」精神，想必很難堅持下來。
他的書《深度探索嵌入式作業系統：從零開始設計、架構和開發》也曾給了我很多啟發。
數十年深入研究作業系統，他對 Linux、BSD、SunOS 等開源作業系統，以及 Windows 的 NT 內核都非常熟悉，在編譯器，資料庫等基礎架構方面也頗有研究。
嵌入式物聯網需要學的東西真的非常多，千萬不要學錯了路線和內容，導致工資要不上去！
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可以說，在作業系統領域，他是當之無愧的 KOL，非常有發言權。這條路上，會有哪些難點和阻礙，會踩哪些坑，他都了如指掌。
所以，去年聽說彭東在極客時間寫了一個《作業系統實戰45講》專欄，非常意外，當時我第一時間就訂閱了。
最近又開始二刷了，再學一遍還是有很多收穫。最讓我驚喜的是，彭東把「學作業系統不要死看書」的主張貫穿到專欄里，通過配套實驗帶你完成一個OS，當你真的動手寫了一個 OS 的時候，對作業系統的理解會是質的飛躍。
下圖是彭東梳理的「簡化版作業系統知識體系」，圖中的每一小塊，都會隨著課程的進行，逐一展開，建議先馬後看。
作業系統簡化知識體系圖
他會帶你從 0 到 1，一步步實現一個基於 x86 平台的 64 位多進程的作業系統—— Cosmos，你將擁有一個屬於自己的作業系統內核，對 Linux 內核的理解也會更加透徹。
跟著學下來，作業系統架構設計能力會大幅提升，還可以學到系統級別的軟體編程技巧，這對我們拓展技術深度和廣度是大有裨益的。
最重要的是，求職面試也會成為加分項，自己動手寫過作業系統，真有「飄」的資本，簡歷自然脫穎而出。
記得當時這門課程上線兩個月，訂閱量就超 10000 訂閱了，現在已經將近 50000 人學習了，這個結果其實並不意外，畢竟，業界大牛手把手帶著寫 OS 的機會實在太難得。
我在追更的同時，也不禁佩服，彭東海量的知識儲備和極佳的表達能力。要知道，越是底層的知識越不好講透：要用通俗易懂的語言，把複雜的作業系統「講」出來；要注意細節與重點的把握和梳理；要把複雜的內容，交付給各個不同思想層次，不同思維方式的人。
隨便截了幾個評價，供參考：
不得不說，彭東太會講了，不僅把枯燥的原理講得明明白白，講述中還充滿魔力，吸引我深挖下去，這門課還有幾個不得不提的特色。
1.「保姆級」圖示+代碼解析，小白也適用
為了方便「計算機小白」理解，快速上手實操，課程中加入了大量的圖示和詳細的代碼注釋，足以看出彭東的用心，也能感受到他的「內功深厚」。
比如下面的虛擬內存數據結構設計圖，計算機結構示意圖，文件系統框架圖和進程狀態切換流程圖等，篇幅限制，這裡僅是冰山一角，專欄中還有大量圖示和知識導圖。
再比如，課程中的代碼示例，這個詳細程度的代碼注釋，是比較少見的。
摘自《作業系統實戰 45講》第9講
瞧一瞧-Linux的自旋鎖和信號量如何實現？
2. 邊學邊練，對比分析，強化理解 Linux
在介紹每個內核組件實現時，都會先講清原理，再帶你基於設計理解去動手實現；然後與 Linux內核的實現做前後對比。既能邊學邊練，又能幫你從「上帝視角」審視 Linux 內核。
3. 配套源碼，真正動手「run」起來
專欄中的每一講，都會匹配可以工作的代碼，傳在 gitee 上；可以跟著課程一步步實現，也可以直接使用每節課提供的代碼進行調試，直到最終實現一個作業系統。
實際上，動手「run」起來，哪怕只是讀和 clone 老師的代碼，也會對作業系統有更深一層的理解。
Cosmos系統運行演示
4. 開源計劃，新的挑戰
為了把課程內容實踐得更好，最近彭東還整了個「大計劃」 —— 籌備建立一個開源社區，把 Cosmos 運作成一個開源項目，專欄的讀者都有望優先成為第一批 contributer。
為拋棄歷史包袱，未來完整的 Cosmos 會同時開源系統和 CPU 源碼，還會考慮根據需求定製晶片。據彭東透露，他邀請到了非常優秀的晶片架構師，來根據作業系統架構特點設計 CPU，想想就很「浪漫」了！
此外，專欄讀者都可以免費加入彭東的「作業系統交流群」，他經常在群里答疑解惑，這裡還有很多技術內功深厚的大佬，相互交流探討，光看聊天記錄，都能學到不少。
訂閱後在課程詳情頁，點擊連結即可入群
編輯小姐姐也經常在群里出沒，鼓勵督促，可以說是伴隨式的學習了，我加過的交流群不少，這個群確實非常難得，大佬雲集，知識密度高，氣氛活躍，學習體驗也很好。
說了這麼多，來看看課程各章節的知識點和精彩看點吧。
原文連結：https://mp.weixin.qq.com/s/WawO7vQ9Z8Ak-JyMPZALww
轉載自：嵌入式與Linux那些事
原文連結：嵌入式必知必會-作業系統原理（附源碼）
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