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Operating Systems

操作系统原理

把上层行为归因到调度、分页、缓存和中断,而不只是记住概念。

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基础 3 节

01

操作系统在做什么

  • 抽象、隔离与复用
  • 内核态与用户态切换
  • 系统调用路径与开销
  • 宏内核/微内核与实时内核
  1. 操作系统在做什么
02

进程、线程与上下文切换

  • 地址空间与 PCB
  • 线程实现:1:1、N:1、M:N
  • 切换保存了什么
  • 协程与用户态调度
  1. 进程、线程与上下文切换
03

内存分层与地址空间

  • 栈、堆、映射区布局
  • 局部性与分层缓存
  • 碎片:内部与外部
  • 内存分配器在做什么
  1. 内存分层与地址空间

进阶 4 节

04

调度算法与实时性

  • FCFS/SJF/RR 与公平性
  • CFS 与权重、虚拟运行时间
  • 优先级反转与继承
  • 实时策略与调度延迟
  1. 调度算法与实时性
05

虚拟内存、分页与 TLB

  • 页表、多级与反向页表
  • TLB 命中与刷新
  • 缺页中断与请求分页
  • COW、交换与 OOM
  1. 虚拟内存、分页与 TLB
06

文件系统与 VFS

  • inode、目录项与硬/软链接
  • 日志结构与崩溃一致性
  • ext4/FAT/tmpfs 的差异
  • 挂载、命名空间与文件句柄
  1. 文件系统与 VFS
07

IO 栈、页缓存与异步 IO

  • 从 write 到磁盘的路径
  • 页缓存、回写与脏页
  • O_DIRECT、mmap 与 mmap 陷阱
  • aio 与 io_uring 模型
  1. IO 栈、页缓存与异步 IO

高级 3 节

08

同步原语的底层实现

敬请期待
  • 关中断、原子指令与自旋
  • 锁的排队与公平性
  • 死锁检测与恢复
  • 无锁结构的内存回收
09

中断、异常与设备模型

敬请期待
  • 中断上下半部
  • 软中断与任务队列
  • 驱动分层与设备树
  • 中断亲和与风暴
10

虚拟化与容器原理

敬请期待
  • 特权指令与陷入模拟
  • EPT/影子页表
  • 虚拟机逃逸防护与隔离
  • 容器与虚拟机的边界