Linux操作系统类的内容

Question

我将在即将到来的学期担任操作系统课程的助教.实验室将专门处理Linux内核.

1. 您认为Linux内核的哪些概念/组件在课堂上最重要？
2. 您遗漏的研究涵盖了您所希望的内容？

有关Linux内核或整体操作系统设计的任何建议都将非常感激.

Answer 1

我的清单:

1. 操作系统的关注点是:物理机器和资源管理的抽象和扩展.
2. 构建过程如何工作,即如何植入特定于体系结构/机器代码的东西
3. 系统调用如何工作以及模块如何链接
4. 内存管理 /虚拟内存/分页以及其他所有内容
5. 流程如何在POSIX和其他系统中诞生,生存和死亡
6. 用户空间与内核线程以及进程/线程之间的区别
7. 为什么单片内核设计变得令人厌烦,有哪些替代方案
8. 调度(以及一些替代/特定于域的调度程序)
9. I/O,驱动程序开发以及它们如何动态加载
10. 启动的早期阶段以及内核为设置环境所做的工作
11. 时钟问题,mmu系统等问题
12. ......我可以继续......
13. 我差点忘了IPC和Unix'eveything是一个文件'的设计决定
14. POSIX,为什么它存在,为什么它不应该存在

最后,让他们通过tanenbaum的现代操作系统,并对其他一些内核进行案例研究,如Mach/Hurd的微内核设置,也许还有一些分布式和外部内核.

通过Linux也可以看到广泛的视野,我会重新审视

对于那些超级怪异的人来说,操作系统的历史以及为什么他们就是这样.

Answer 2

对于任何Linux操作系统类,虚拟文件​​系统层都是绝对必需的.

我在大学里上过类似的课.最令人沮丧但同时又有用的项目是为Linux操作系统编写一个小文件系统.对于一组4人来说,让这个工作需要大约2-3周,并且真正教会你内核的来龙去脉.

Answer 3

我最近参加了一个操作系统课程,我发现这些项目具有挑战性,但对于理解课堂上的概念至关重要.这些项目也很有趣,因为他们让我们真正使用 Linux源代码(版本2.6.12,或其左右).

以下是我认为应该涵盖在任何操作系统类中的一些非常好的项目/概念的列表:

• 用户空间和内核空间之间的区别
• 流程管理(即fork(),exec()等)
• 写一个小壳,展示fork()和的知识exec()
• 系统调用如何工作,即我们如何从用户切换到内核模式
• 向Linux内核添加一个简单的系统调用,编写一个调用系统调用的测试应用程序来演示它的工作原理.
• 同步进出内核
• 在用户空间中实现同步原语
• 了解同步原语在内核空间中的工作原理
• 了解单CPU架构和SMP之间的同步原语如何不同
• 向Linux内核添加一个简单的系统调用,演示如何在Linux内核中使用同步原语的知识(即必须获取,比如,任务列表锁等等,但也要使其成为必须使用kmalloc的东西,拿着锁时不能完成(除非你GFP_ATOMIC,但你不应该,真的))
• 调度算法,以及如何在Linux内核中进行调度
• 通过添加自己的调度策略来修改Linux任务调度程序
• 什么是分页？它是如何工作的？为什么我们有分页？它在Linux内核中如何工作？
• 向Linux内核添加一个系统调用,给定一个地址,它将告诉您该地址是否存在或是否已被换出(或其他一些涉及分页的分配).
• 文件系统 - 它们是什么？它们为什么存在？它们如何在Linux内核中运行？
• 磁盘调度算法 - 它们为什么存在？这些是什么？
• 将VFS添加到Linux内核