Question

学习操作系统的知识，看哪本书好

Answer 1

合实际一起看，效果会好的多。

书籍上讲的多是理论，可以自己再去找个开源的嵌入式OS，一起看着代码实现，就会好的多了。比如FreeRTOS，可以也买本书，学会编译，并在电脑里当成个应用跑起来，学会自己创建进程、协程后，进入对应的API实现看看。内核的调度、优先级、内存管理、资源管理、抢占式任务切换等等。

选择嵌入式OS是因为足够小，毕竟要为这个事情读Linux源码就是个大坑。FreeRTOS拥有大部分现代OS的各种核心功能，用来学习真是个好的例子。我也是学了FreeRTOS后，才逐渐让数年前操作系统的知识变得灵活起来了。

举几个例子，在FreeRTOS中的实现：

1. 线程管理：
给每个线程建立个私有的堆栈，每次在线程里调用任何的函数，所需的参数传递、本地变量等都是放在线程私有堆栈里的。这样各个线程之间不会发生混乱。该堆栈的建立一般还有个最大长度值，以免浪费内存过多，同时也限制了递归过深的情况。需要OS应用一开始就进行一个估算，调用栈会有多深。

2. 内存管理：
一般是先从物理内存里申请一大块内存，建立针对这块内存的分配表，每当有申请内存就记录一条，释放内存就选择时机将剩余内存合并。分配策略有多种，比如按照顺序，或者优先选择符合条件的最小空闲段。每个线程都建立自己的堆，有助于提高内存分配效率。

3. 进程/线程切换：
使用系统硬件上的定时器，每隔一定时间就发生一次硬件中断，此时当前进程/线程被停止，所有寄存器被保存到进程私有栈里。两次中断之间实际执行任务代码的部分，就叫做一个时间片。然后调用中断处理函数。这个中断处理函数就是OS内核里的任务切换功能，会重新选择处于就绪(ready)状态的各个任务中优先级最高的那个来运行。所以，理解并实现这个中断处理函数，就是理解任务切换的关键。放心代码不长。

4. OS内核调用：
现代的CPU，包括一些嵌入式MCU，都会严格区分user space和kernel space。两者的各种资源相对独立，甚至堆栈都不同。当user application需要调用内核提供的服务时，往往是将自己要调用的内核调用符号、参数、返回值放到内存中指定位置，然后触发一个软件中断。比如Cortex-M系列的SVCall，或者DOS的80中断。此时就切换到了kernel mode。此模式下的中断处理函数会根据系统调用内容分发调用请求，执行结束后，再根据返回地址跳转回去。

我推荐 6.828 / Fall 2014，往年的视频也很容易找到。这门课会接触到两个小的操作系统: xv6 和 jOS。课堂上主要讲xv6, 一个小的unix操作系统；而课程Lab分6~7个阶段让你填写jOS的关键代码。
这门课的好处就是理论加实践，而且课程节奏很好。
比如讲完系统调用，你就可以试着给xv6加个timer调用；讲完threads，你就可以试着给xv6加个系统调用，然后让这个系统支持线程...
Lab实现的jOS和xv6有很多设计决策不同，对比它们你可以更好的理解什么是操作系统；当然能自己亲手写一些代码感觉会很不一样（理论怎么转换到实践）

几点体会：

homework也许比Lab更有启发性(我是这么认为的)；

如果看过CSAPP就最好了，汇编都不用学了，shell也会写了，memory也了解了。
6.828有个作业提交系统，只要邮箱就能注册了，然后可以互评Lab...

有了一些自己的体验后，然后结合书看也许就完全不一样了。