朱宇轲 + 原创作品转载请注明出处 + 《Linux内核分析》MOOC课程http://mooc.study.163.com/course/USTC-1000029000

不知不觉,在网易云课堂上追了两个多月的课程《Linux内核分析》就要告一段落了。在课程即将结束的时刻,我想将这八周的课程串起来,进行一个简单的总结,同时讲一讲自己上这门课的感悟和体会,以期再接再厉,继往开来。

每一周的视频,我都认真看过,并完成了测验,撰写了相关的博客,下面首先进行简单的回顾和总结:

第一周:从一段代码的汇编看计算机的工作原理

第二周:一个简单的时间片轮转多通道程序内核

第三周:从Linux内核代码分析操作系统启动过程

第四周:由一段代码解析系统调用原理

第五周:分析system_call中断处理过程

第六周:Linux进程启动过程简析

第七周:linux装载可执行程序简析

第八周:Linux进程切换代码分析

第一周老师介绍了计算机的基础架构:冯诺依曼架构,CPU将内存中的代码和数据读取到自己的寄存器中,再根据一条条命令调用寄存器进行进一步的操作;同时,老师对基础的汇编语言语法进行了讲解。第二周则是第一周的延伸,在课上老师讲解了一个基于C和汇编语言的程序,实现了时间片轮转多通道程序的功能,我也亲自体验了一遍上下文保存、切换、代码跳转的具体实现。

第三周,老师带我们分析了linux启动的过程,我们亲眼目睹了第一个进程的创建和idle进程的循环,对操作系统的启动过程有了更深入的了解。

第四和第五周,深入到了系统调用这个linux内核中一个重要的模块里,我们了解了系统调用的“三层皮”(API、中断向量、中断服务程序);通过汇编实现一个系统调用,认识了int 0x80的作用(这应该是我印象最深刻的一句汇编代码,O(∩_∩)O哈哈~);通过深入追踪sys_call系统调用的内核代码,我们对系统调用的具体实现有了更为深入的理解。(感谢老师提供的简化汇编代码,大大方便了我分析的工作ORz)

第六、七、八周则是分别分析了Linux内核的三个具体功能模块:进程创建、可执行程序装载、进程上下文切换,尤其注意fork这个比较特殊的系统调用,它具有“一次调用,两次返回”的特点,这是和linux中一般的进程不一样的地方。

在第八周的最后,老师对linux系统的架构和执行过程进行了总结,简单来说,用户态进程位于内存的0~3G空间中, 内核代码则位于内存3G以上的部分,如同大(cang)舞(lao)女(shi)一样任由用户态进程公共地使用。在进程由用户态陷入内核态或者进程间切换之前,都要进行上下文的保存,以便返回时回复之前的环境。

linux系统架构镇楼

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我是一名西电大四的学生,如今已经保送浙江大学CAD实验室,即将开始自己的研究生生涯。本科期间,我们也上过操作系统之类的课程,但课上老师对操作系统的讲解偏于理论,很少涉及操作系统具体的实现,以至于我一直对操作系统的实现细节一头雾水。而通过学习这门课,我一方面复习了本科时所学习的操作系统概念,更重要的是,通过分析linux系统的内核代码,我初窥操作系统内核编程的门径,对操作系统各种功能的具体实现,如进程创建、切换、操作系统启动都有了更为深入的认识和理解,这就是我上这门课最大的收获。

上完这门课之后,我想重新捧起本科时操作系统课程的教科书《现代操作系统》,认真地再看一遍书中后面探讨各种操作系统实现细节的章节(我们本科时只讲了理论部分,后面没讲);有机会的话,希望深入钻研操作系统架构,参考《三十天自制操作系统》、《Orange S:一个操作系统的实现》等书自己实现一个小型的操作系统,毕竟操作系统的知识对于以后的上研、工作还是很有帮助的。

说起遗憾,主要是这门课开设期间正好也是我本科毕业设计时间,我每天忙于毕业设计,晚上10点多从实验室回到宿舍后才能开始课程的学习,很多时候包括做作业都搞得比较仓促,有一次甚至忘了提交作业(TAT),感觉自己对课上老师讲解的知识点还是有待进一步消化。课程已经结束,自己研究生阶段会继续关注这一领域,不断提升自己在这一方面的专业技能。

另外,我觉得老师这门课没有讲文件系统这个linux内核的大头实在是有点遗憾,如果以后开课的话,希望能将这个模块纳入课程的讲解中。

这就是我在这门课期间的总结,感谢网易云课堂和孟宁老师提供了这个学习的机会,也祝云课堂平台越办越好,孟老师家庭生活幸福美满,事业步步高升!

路漫漫其修远兮,吾将上下而求索!

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