緣起

這是我第二次參加鐵人賽，去年訂了個題目「你所不知道的 C 語言」，就直接懶了，不寫了，因為覺得好困難～～

但是今年真的要畢業了，準備要找工作，根據自己的面試經驗，參雜許多同學的面試經驗，題目都與 OS 有蠻大的關係，自己對 OS 也不是那麼熟悉，想找個機會逼迫自己重新學習 OS

那麼 ... OS 又大又雜，該如何學起？最開始的時候，我打算先複習大學時期的教科書「恐龍書」，不過 ... 我的恐龍書泡水泡爛了，一堆頁面都黏在一起，但 ... 我覺得還是需要有個教科書才行，最後在網路上找了一本來看 The MINIX Book - Operating Systems Design and Implementation (3rd Edition)

MINIX Book 這是一本含有大量實作的書，是有實做出整個 OS 的一本教科書，他的系統是 Micro-Kernel 的架構，也就是 Kernel 中只有最基本的部份啦，與我們要介紹的 Linux Kernel 架構相比有些差別，Anyway 我也沒有仔細看實作的程式碼，主要只是想藉此複習 OS 各個部份的設計理念

那複習完之後，總覺得還是對 OS 一知半解耶，要找一些實際上的程式碼來看才行！！該回去看 MINIX 的程式碼嗎？還是該研究 Linux 或 Windows？最後決定研究 Linux 好了，因為學習資源比其他兩個豐富很多～～

BTW 最開始的時候，我選擇的練習其實是 「Build a simple os from scratch」，實際上自己也花了好多天跑教學，內容大體就是把 x86/ARM 的 Bootloader 都研究看看怎麼寫，真的花了非常巨大的時間在了解特定的硬體架構，以及各種歷史淵源，都還沒走到實務上的應用，就已經覺得好累＝＝ 總之，這題目有點太困難了，還是不要這麼好高騖遠吧

如果對寫一個 OS 有興趣的朋友，這份專案 ian910297/simple-os 是我那十幾天研究的一些筆記，筆記連結在 README 中

如何學習 & 預期目標

那 Linux 該如何學習呢？他更新迭代的速度非常快，絕對比你每天看的速度還快，所以說呢，我們不可能閱讀完全不的程式碼？也不可能學習每個部份，那我針對 OS 的幾個部份發想了一些可以研究的方向：

• Memory Model
  碩士論文是就跟快取有點關係，到底要不要研究看看 OS 如何管理記憶體呢
• File system
  寫一個檔案系統，接上 VFS(Virtual File System)，自己刻一個檔案系統感覺蠻酷的～
• Interrupt
  寫一個 Interrupt handler！？搞不好可以自己創造一些很廢的 Interrupt，比如：把 cowsay 這種指令寫成 Interrupt ......
• Synchronization
  對各種同步機制有所認識，我對平行化程式一直都不是很在行，但每天用的電腦 CPU 都是多核心的＠＠

我選擇了 Synchronization 跟 Interrupt，單純依我當時的心情決定，整個章節安排會依循 Linux Inside 的設計，比較會像是閱讀這份資料的筆記，因為 Linux Inside 這份教學都寫得太過簡單，比如說： Inline Assembly 如何閱讀阿、還是 Memory Barrier 的應用場景什麼的，這種在 Linux Kernel 中大量使用到的部份，並沒有過多解釋

Synchronization 的介紹，會如下這樣安排，從 Lock 一路介紹到 Lock-Free 的設計，也會搭配一些實作，比如說：「什麼場合適合使用 Spinlock、Semaphore、Mutex？各自使用起來可能有什麼問題呢？亂用的話又會怎樣？」如果很閒的話，可能還會研究「哪些專案中使用了什麼架構？」

• Spinlock
• MCS spinlock(Queued spinlock 我有點看不懂實作上整麼跟整體接合起來，所以就先)
• Semaphore
• Mutex
• Reader/Writer semaphore
• Seqlock
• RCU(Read, Copy, Update)
• etc.

Interrupt 的部份，我還沒有預習到那邊，還不知道要怎麼安排

先備知識 & 學習資源

先備知識

• C language
• Assembly language
  Linux Kernel 中大量使用到 C、Assembly，所以這兩個語言一定要看得懂，文中使用到的組語多為 x86 系列的
• OS 一知半解的理論知識
  不需要到很懂 OS ，就 ... 至少聽過這個機制就好啦，不然忽然閱讀程式碼也是很奇怪，舉例來說：在看 Synchronization 前，至少也要知道 Race Condition 是什麼吧

學習資源

• OS 基礎知識
  • The MINIX Book - Operating Systems Design and Implementation (3rd Edition)
  • 中正大學 羅習五老師
    羅習五老師在教材中放入蠻多實際應用的程式碼，不知道怎麼說這兩份教材 ... 真的比我以前在修課的時候，好很多 ...... 每年都在更新，常常看到老師在臉書發文，又修改了多少教材什麼的
    • System Programming
    • Operating System
• Linux

  • jServ 老師 核心設計講座
    這份教材嘛，覺得有點太過困難啦，不過我還是有大量參考 ...... 想學習 Linux 的話，可以沒事就聽一下老師的 Youtube 課程

    閱讀 jServ 老師的教材時，沒有什麼順序性，因為老師每次都會把相關的知識，又介紹一遍，所以可以挑自己有興趣的主題直接看就好，沒有一定要照表操課，只是會覺得 ... 不管什麼章節最後都會全部混在一起＝＝

  • 圖解 Linux 核心工作原理
    對於不想要看程式碼的人來說，這是一本難得的好書

  • Linux Inside - Synchronization primitives(中文翻譯)
    很棒的一份教材，也有中文翻譯，但很多時候呢 ...... 看得看不懂跟語言沒有關係 ......