关于学习操作系统编程

写这篇是因为simohayha在C++圈子里的留言：

simohayha 写道

希望圈子能专门开个报道贴，置顶的。
然后就是不知道老大们对linux源码了解多少？希望能就此发些文章，哈哈。

本来是想在留言里面回simohayha的，结果越写越多，改成博客算了，也许对别人也有帮助。没什么中心思想，大家胡乱看看。

我在读大学的时候是努力试图学习过linux源码的，在机房里打印出厚厚一叠纸，闷在计算机旁边猛看了好几天，饭也没好好吃，那些纸的质量不太好，有股怪味，空着肚子钻研，到后来闻那股味道，差点呕吐，于是放弃，出去大吃了一顿。

这是上世纪末的事情了，那时其实水平还没到，心里好奇，完全是赖蛤蟆想吃天鹅肉。学习这个事情，还是得循序渐进的。

要想学深入学习操作系统，推荐从这本书开始： Operatiing Systmes, Design and Implementation (by Tanenbaum, Woodhull)，里面有个用于教学的操作系统Minix。Linux的某些方面，现在还可以找到Minix的影子。

我手里的这本书，是第二版，现在书最新版是第三版。Minix 3.0，也已经有点难度了， X Window System都有了。http://www.minix3.org/

要是觉得还是太复杂，还有个更简单的GeekOS，http://geekos.sourceforge.net/

OS的设计是受限于硬件的，尤其是CPU。当代OS的不同进程之间的内存保护，虚拟地址，都要通过硬件。所以对一个CPU的深刻了解，必不可少。对于Intel的CPU，应该读下面三本：

1. Intel Architecture Software Developer's Manual, Volume 1: Basic Architecture http://www.intel.com/design/PentiumII/manuals/243190.htm

2. Intel Architecture Software Developer's Manual, Volume 2: Instruction Set Reference Manual http://www.intel.com/design/PentiumII/manuals/243191.htm

3. Intel Architecture Software Developer’s Manual Volume 3: System Programming http://www.intel.com/design/PentiumII/manuals/243192.htm

尤其是第三本,编OS必看，虚拟内存，内存保护的东西全在里面。

操作系统里面代码最多的，实际是IO部分，理论不多，可事关重要。Mindshare出了一系列书，写的非常深入详细。http://www.mindshare.com/

学汇编开始直接学CISC的指令集太费劲了，推荐先从RISC汇编开始，西方大学计算机专业走的也是这条路。可以看的一本书是Introduction to RISC Assembly Language Programming，by John Waldron。里面用的处理器MIPS，可以下载个SPIM Simulator，在PC上跑。http://www.cs.wisc.edu/~larus/spim.html

Knuth老先生在The Art of Computer Programming一书里的例子，都是汇编，现在用的虚拟机是访RISC设计的，叫做MMIX，Knuth写了本书，叫做MMIXware, A RISC Computer for the Third Millennium, 呵呵，口气好大啊。

讲计算机架构的两本计算机学科经典书，是Patterson和Hennessy合写的两本：Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface 3rd edition，以及Computer Architecture, Fourth Edition: A Quantitative Approach

学汇编要注意一点，每个汇编器，其语法都不一样。在Windows下面写汇编，微软的Macro Assembler不是很合适，里面的Macro太多，都赶上高级语言了。有个开源的Netwide Assembler, http://sourceforge.net/projects/nasm, 倒是挺不错，推荐使用。

关于学习操作系统内核，如果不是非抱着Linux的话，BSD是个挺好的选择。代码的结构可能还清晰些。我有一台FreeBSD服务器，基本非常满意，有两点不足，MySQL是针对Linux优化的，在FreeBSD下性能不够好，但是根据Yahoo的人说（Yahoo用FreeBSD）,FreeBSD最新版下用MySQL threading library重新编译性能可以接受了。Java也不尽如意，Sun 现在提供Java 5的binary给FreeBSD。但我在FreeBSD如果启动Tomcat开的内存太大，启动会失败。

想看看FreeBSD的源码，可以看看这里：http://www.leidinger.net/FreeBSD/src_docs/，里面列的都是内核各个部分的Code Reference Manual。里面那个讲kernel的文件有23M，共2205页，可见钻研这些是件极为费时费力的事情。

http://www.chinaunix.net/也有很多BSD的资料。

现在主流操作系统，就两大家了，一边是微软的以NT为内核的Win2k/XP/2003/Vista,另一边是以UNIX为根基的Linux/BSD/Solaris等等.

Tanenbaum说过这么一句话，操作系统是什么呢，就是操作系统定义的API。

学习Windows下的API，容易许多，资料全，另外Jeffrey Richter的Programming Application for MS Windows那本书写的太好了,Process, Job, Thread, Fiber, Critical Section, Event, Waitable Timer, Semaphore, Mutex，Virtual Memory, IO，写的非常详尽清楚。要是Linux/BSD下面也有这么一本书，该有多好啊。Linux, BSD里面的线程，家家各有不同，把人搞得糊里糊涂。

如果从研究操作系统是怎么实现的，那么正好反过来，Linxu/BSD/Solaris简单明了多了.除了代码公开，他们内部结构没有Windows那么复杂。Windows的源码，要是成为微软的MVP，也是可以看到的。Windows 2000的大部分源码，还泄露出来了，在网上流传了一阵子。

我个人觉得搞应用的去学习编译器回报可能更大，首先就是对语言了解很深入，写码，读码容易。如果会了编译器前台技术，可以自己写个分析代码的程序啊，那么读别人的码不久容易很多。现在虽然有现成的源码分析器，但是想想你有个数据库，一种是只能使用别人写好的界面，一种是可以用SQL自由查找，哪个好？如果学会了编译器后台技术，恭喜你，写任何一行代码都知道在计算机里怎么执行的，这是一种多么自由自在的境界啊。  

评论

5 楼 Elminster 2006-12-11  

editted

4 楼 taowen 2006-12-10  

Sorry about my words.

3 楼 allenjiang 2006-12-10  

好文
谢谢熊猫

2 楼 lighter 2006-12-10  

bigpanda 写道

写任何一行代码都知道在计算机里怎么执行的，这是一种多么自由自在的境界啊。

这一个境界太难了，很多人写java程序搞开发，有多少个真的明白每一条语句在计算机里面是怎样执行的.顶级高手的水平.

1 楼 jigsaw 2006-12-09  

写的不错 lz很强 看来对主流的OS跟CPU都比较熟悉

我就狗尾续貂 再推荐一本书吧

Commentary on the Sixth Edition UNIX Operating System

hxxp://www.lemis.com/grog/Documentation/Lions/

30年前的操作系统跟linux已经有很多不同了（废话） 但是不会因为这些不同而误导读者

毕竟bsd跟linux都已经太复杂了 而这个老祖宗才1万行代码

有空的话 通读几遍还是很有收获的