操作系统

围绕操作系统建立可解释、可验证的知识主线。

阅读起点

学习前先阅读：计算机组成原理学习路线。

全书顺序

本书按知识依赖组织。主线先建立可运行的共同模型，再进入机制、工程边界和生产约束；维护与前沿内容明确标注，不改变主线的学习顺序。

第1章｜系统抽象与系统调用

理解本章系统抽象与系统调用的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

用户态与内核态：特权级、地址空间与陷阱：理解用户态与内核态：特权级、地址空间与陷阱的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
系统调用：调用约定、参数传递与错误处理：理解系统调用：调用约定、参数传递与错误处理的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
进程地址空间：代码、数据、堆、栈与共享库：理解进程地址空间：代码、数据、堆、栈与共享库的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
文件描述符：抽象、重定向与资源限制：理解文件描述符：抽象、重定向与资源限制的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
内核组织：宏内核、微内核与模块化：理解内核组织：宏内核、微内核与模块化的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

第2章｜进程、线程与生命周期

理解本章进程、线程与生命周期的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

进程生命周期：创建、就绪、运行、阻塞与终止：理解进程生命周期：创建、就绪、运行、阻塞与终止的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
进程创建：fork、exec、写时复制与进程映像：理解进程创建：fork、exec、写时复制与进程映像的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
线程模型：用户线程、内核线程与 1:1/M:N：理解线程模型：用户线程、内核线程与 1:1/M:N的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
上下文切换：寄存器、栈、TLB 与缓存代价：理解上下文切换：寄存器、栈、TLB 与缓存代价的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
信号：投递、处理、屏蔽与异步安全：理解信号：投递、处理、屏蔽与异步安全的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
进程终止：退出状态、僵尸、孤儿与资源回收：理解进程终止：退出状态、僵尸、孤儿与资源回收的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

第3章｜调度与时间管理

理解本章调度与时间管理的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

调度目标：吞吐、响应时间、公平性与实时性：理解调度目标：吞吐、响应时间、公平性与实时性的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
时间片与抢占：时钟中断、抢占与协作式调度：理解时间片与抢占：时钟中断、抢占与协作式调度的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
调度算法：FCFS、SJF、优先级、轮转与 MLFQ：理解调度算法：FCFS、SJF、优先级、轮转与 MLFQ的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
多核调度：负载均衡、CPU 亲和性与 NUMA：理解多核调度：负载均衡、CPU 亲和性与 NUMA的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
实时调度：硬实时、软实时与优先级反转：理解实时调度：硬实时、软实时与优先级反转的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

第4章｜同步与进程间通信

理解本章同步与进程间通信的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

竞态条件与临界区：原子性、可见性与顺序：理解竞态条件与临界区：原子性、可见性与顺序的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
互斥锁：自旋锁、睡眠锁、公平性与开销：理解互斥锁：自旋锁、睡眠锁、公平性与开销的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
条件变量：等待、通知、虚假唤醒与惊群：理解条件变量：等待、通知、虚假唤醒与惊群的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
信号量：计数、生产者消费者与同步模式：理解信号量：计数、生产者消费者与同步模式的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
死锁：必要条件、预防、避免、检测与恢复：理解死锁：必要条件、预防、避免、检测与恢复的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
进程间通信：管道、消息队列、共享内存与 Socket：理解进程间通信：管道、消息队列、共享内存与 Socket的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

第5章｜虚拟内存与分页

理解本章虚拟内存与分页的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

虚拟内存：地址翻译、页表与保护：理解虚拟内存：地址翻译、页表与保护的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
页表结构：多级页表、页表项与权限位：理解页表结构：多级页表、页表项与权限位的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
TLB：地址翻译缓存、覆盖率与上下文切换：理解TLB：地址翻译缓存、覆盖率与上下文切换的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
缺页与页面置换：LRU、时钟算法与工作集：理解缺页与页面置换：LRU、时钟算法与工作集的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
内存分配：伙伴系统、slab、堆分配器与碎片：理解内存分配：伙伴系统、slab、堆分配器与碎片的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
交换与内存压力：换出、换入、OOM 与 cgroup：理解交换与内存压力：换出、换入、OOM 与 cgroup的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

第6章｜文件系统

理解本章文件系统的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。

文件抽象：inode、数据块、目录与路径解析：理解文件抽象：inode、数据块、目录与路径解析的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
文件操作：打开、读写、定位、关闭与缓冲：理解文件操作：打开、读写、定位、关闭与缓冲的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
目录与链接：硬链接、符号链接与挂载点：理解目录与链接：硬链接、符号链接与挂载点的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
页缓存：预读、写回、脏页与 fsync：理解页缓存：预读、写回、脏页与 fsync的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
日志与崩溃一致性：元数据日志、数据日志与检查点：理解日志与崩溃一致性：元数据日志、数据日志与检查点的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。
文件系统实现：ext4、XFS、Btrfs 与 ZFS：理解文件系统实现：ext4、XFS、Btrfs 与 ZFS的核心模型、常见操作和适用边界，并能据此判断下一步该查什么或如何验证。