时时刻刻都在用的操作系统，是如何运行的？| 极客时间

在平时的生活中，我们几乎时时刻刻都在使用操作系统，只是大部分时间你都意识不到它的存在。操作系统到底在背后默默地做了哪些事情，才能让我们轻松地使用电子设备呢？不知道你有没有产生过这些疑问：

• 桌面上的图标到底是啥？凭啥我在鼠标上一双击，就会出来一个美丽的画面？这都是从哪里跑出来的？

• 电脑怎么知道我鼠标点击的是这个地方，又是怎么知道我要输入的是这个地方？

• 为什么我一回车，这些字符就发到遥远的另外一台机器上去了？

对于普通用户来讲，其实只要会用就行了，但是咱们作为专业人士，要深入探究一下背后的答案。操作系统其实就像一个软件外包公司，其内核就相当于这家外包公司的老板。为什么这么说呢？

假设，我们现在就是在做一家外包公司，我们的目标是把这家公司做上市。其中，操作系统就是这家外包公司的老板。我们把这家公司的发展阶段分为这样几个时期：

• 初创期：这个老板基于开放的营商环境（x86 体系结构），创办一家外包公司（系统的启动）。因为一开始没有其他员工，老板需要亲自接项目（实模式）。

• 发展期：公司慢慢做大，项目越接越多（保护模式、多进程），为了管理各个外包项目，建立了项目管理体系（进程管理）、会议室管理体系（内存管理）、文档资料管理系统（文件系统）、售前售后体系（输入输出设备管理）。

• 壮大期：公司越来越牛，开始促进内部项目的合作（进程间通信）和外部公司合作（网络通信）。

• 集团化：公司的业务越来越多，会成立多家子公司（虚拟化），或者鼓励内部创业（容器化），这个时候公司就变成了集团。大管家的调度能力不再局限于一家公司，而是集团公司（Linux 集群），从而成功上市（从单机操作系统到数据中心操作系统）。

把外包公司做上市的过程，就是我们对 Linux 操作系统从入门到精通的过程。要做到对 Linux 了如指掌，我认为你需要爬 6 个陡坡。在《趣谈 Linux 操作系统》这个专栏里，我会基于下面这 6 个陡坡，用“图解”和“趣谈”的形式，带你一步一步进入 Linux 操作系统的大门，让基础变成你技术生涯的左膀右臂。

多提一下，《趣谈 Linux 操作系统》这个专栏目前正在限时优惠，上新价¥68，原价¥99，1 周时间已有超过 1 万人加入学习，识别下图二维码，立即试读或加入学习。

上手 Linux 的第一步，要先从 Windows 的思维习惯，切换成 Linux 的“命令行 + 文件”使用模式。不过，在这个专栏里，命令行并不是我们的重点，但是考虑到一些刚起步的同学，在第一部分我会简单介绍一些能够让你快速上手 Linux 的命令行。专栏每一模块的第一节，我都会有针对性地讲解这一模块的常用命令，足够你把 Linux 用起来。

用代码操作 Linux，可以直接使用 Linux 系统调用，也可以使用 glibc 的库。如果说使用命令行的人是吃馒头的，那写代码操作命令行的人就是做馒头的。你会发现，你平时用的一个简单的命令行，却需要 N 个系统调用组合才能完成。其中每个系统调用都要进行深入地学习、读文档、做实验。经过一段时间的学习，你已经很接近操作系统的原理了，你能看到另一番风景。

进一步了解内核的原理，有助于你更好地使用命令行和进行程序设计，能让你的运维和开发水平上升一个层次。Linux 内核机制是我们这个专栏重点要讲述的部分，我会基于最新 4.x 的内核进行讲解，当然我也意识到了内核机制的复杂性，所以我选择通过故事性和图形化的方式，帮助你了解并记住这些机制。

一旦爬上这个坡，对于操作系统的原理，你应该就掌握得比较清楚了。这个时候，你就可以有针对性地去做课题，把所学和你现在做的东西结合起来重点突破。例如你是研究虚拟化的，就重点看 KVM 的部分；如果你是研究网络的，就重点看内核协议栈的部分。

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。从只看内核代码，到上手修改内核代码，这又是一个很大的坎。例如，你可以自己实现一个设备驱动程序，实现一个自己的系统调用，或者实现一个自己的文件系统等等。专栏最后一个部分，我专门设计了两个实验，帮你度过这个坎。只要跟着我的步伐进行学习，接下来，就没人能够阻挡你成为一名内核开发工程师了。

说了这么多，我们都只是走出了万里长征第一步。我始终坚信，真正的高手都是在实战中摸爬滚打练出来的。

如果你是运维，仅仅熟悉上面基本的操作是不够的，生产环境会有大量的不可控因素，尤其是集群规模大的更是如此，大量的运维经验是实战来的，不能光靠读书。

如果你是开发，对内核进行少量修改容易，但是一旦面临真实的场景，需要考虑各种因素，并发与并行，锁与保护，扩展性和兼容性，都需要真实项目才能练出来。

这些内容，都出自我在极客时间的第二个专栏《趣谈 Linux 操作系统》。在接下来的四个月，我会带你一起来一场“爬坡计划”，按照这个路径稳步前进，攻克 Linux 操作系统。

《趣谈 Linux 操作系统》这个专栏目前正在限时优惠，上新价¥68，原价¥99，1 周时间已有超过 1 万人加入学习，识别下图二维码，立即试读或加入学习。

值得说明的是，在专栏里，我希望用一种更轻松地方式，让你掌握 Linux 操作系统呢。我根据自己多年云架构师的经历，总结了一套独家的 Linux 操作系统学习方法论，通过“图解”和“趣谈”的方式，让你更轻松地学习 Linux 操作系统。

1、趣谈，将枯燥的基础知识结合某个场景，生动具体的讲述，帮你加深理解、巩固记忆、夯实基础。就像前面图片里描述的，我会延伸这家外包公司的故事，把它的发展分为几个阶段，并在专栏详细地逐一讲解。

2、图解，一图胜千言。我会通过图谱的方式，将 Linux 复杂的概念、数据结构、流程表现出来，用一张图串起一篇文章的知识点。最终，整个专栏下来，你如果能把这些图都掌握，你的知识就会形成体系和连接。在此基础上再进行深入学习，就会如鱼得水、易如反掌。

文件操作在各个层的数据结构的关联

相信学完“趣谈 Linux 操作系统”专栏，你将收获：

1. 快速上手 Linux 操作系统

2. 趣味图解内核工作原理

3. 熟练掌握程序运行机制

4. 讲练结合修炼底层能力

《趣谈 Linux 操作系统》上线 1 周，已有超过 1 万人加入学习。专栏正在限时优惠¥68，4 月 6 日恢复原价¥99。另外，新用户还能获得 5 元优惠券，购买专栏更便宜。

除此之外，订阅用户还可获得「极客时间最全知识图谱」福利资料，包括极客时间大部分课程的知识图谱。在极客时间微信公众号对话框，回复关键词「操作系统 」即可领取！部分资料如下：

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