在平時(shí)的生活中，我們幾乎時(shí)時(shí)刻刻都在使用操作系統(tǒng)，只是大部分時(shí)間你都意識(shí)不到它的存在。 操作系統(tǒng)到底在背后默默地做了哪些事情，才能讓我們輕松地使用電子設(shè)備呢? 不知道你有沒(méi)有產(chǎn)生過(guò)這些疑問(wèn)：

桌面上的圖標(biāo)到底是啥?憑啥我在鼠標(biāo)上一雙擊，就會(huì)出來(lái)一個(gè)美麗的畫面?這都是從哪里跑出來(lái)的?

電腦怎么知道我鼠標(biāo)點(diǎn)擊的是這個(gè)地方，又是怎么知道我要輸入的是這個(gè)地方?

為什么我一回車，這些字符就發(fā)到遙遠(yuǎn)的另外一臺(tái)機(jī)器上去了?

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對(duì)于普通用戶來(lái)講，其實(shí)只要會(huì)用就行了，但是咱們作為專業(yè)人士，要深入探究一下背后的答案。 操作系統(tǒng)其實(shí)就像一個(gè)軟件外包公司，其內(nèi)核就相當(dāng)于這家外包公司的老板。為什么這么說(shuō)呢?

假設(shè)，我們現(xiàn)在就是在做一家外包公司，我們的目標(biāo)是把這家公司做上市。其中，操作系統(tǒng)就是這家外包公司的老板。 我們把這家公司的發(fā)展階段分為這樣幾個(gè)時(shí)期：

初創(chuàng)期 ：這個(gè)老板基于開(kāi)放的營(yíng)商環(huán)境(x86 體系結(jié)構(gòu))，創(chuàng)辦一家外包公司(系統(tǒng)的啟動(dòng))。因?yàn)橐婚_(kāi)始沒(méi)有其他員工，老板需要親自接項(xiàng)目(實(shí)模式)。

發(fā)展期 ：公司慢慢做大，項(xiàng)目越接越多(保護(hù)模式、多進(jìn)程)，為了管理各個(gè)外包項(xiàng)目，建立了項(xiàng)目管理體系(進(jìn)程管理)、會(huì)議室管理體系(內(nèi)存管理)、文檔資料管理系統(tǒng)(文件系統(tǒng))、售前售后體系(輸入輸出設(shè)備管理)。

壯大期 ：公司越來(lái)越牛，開(kāi)始促進(jìn)內(nèi)部項(xiàng)目的合作(進(jìn)程間通信)和外部公司合作(網(wǎng)絡(luò)通信)。

集團(tuán)化 ：公司的業(yè)務(wù)越來(lái)越多，會(huì)成立多家子公司(虛擬化)，或者鼓勵(lì)內(nèi)部創(chuàng)業(yè)(容器化)，這個(gè)時(shí)候公司就變成了集團(tuán)。大管家的調(diào)度能力不再局限于一家公司，而是集團(tuán)公司(Linux 集群)，從而成功上市(從單機(jī)操作系統(tǒng)到數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng))。

把外包公司做上市的過(guò)程，就是我們對(duì) Linux 操作系統(tǒng)從入門到精通的過(guò)程。 要做到對(duì) Linux 了如指掌，我認(rèn)為你需要爬 6 個(gè)陡坡。

第一個(gè)坡：拋棄舊的思維習(xí)慣，熟練使用 Linux 命令行

上手 Linux 的第一步，要先從 Windows 的思維習(xí)慣，切換成 Linux 的“ 命令行 + 文件”使用模式。不過(guò)，在這個(gè)專欄里，命令行并不是我們的重點(diǎn)，但是考慮到一些剛起步的同學(xué)，在第一部分我會(huì)簡(jiǎn)單介紹一些能夠讓你快速上手 Linux 的命令行。專欄每一模塊的第一節(jié)，我都會(huì)有針對(duì)性地講解這一模塊的常用命令，足夠你把 Linux 用起來(lái)。

第二個(gè)坡：通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用或者 glibc，學(xué)會(huì)自己進(jìn)行程序設(shè)計(jì)

用代碼操作 Linux，可以直接使用 Linux 系統(tǒng)調(diào)用，也可以使用 glibc 的庫(kù)。 如果說(shuō)使用命令行的人是吃饅頭的，那寫代碼操作命令行的人就是做饅頭的。 你會(huì)發(fā)現(xiàn)，你平時(shí)用的一個(gè)簡(jiǎn)單的命令行，卻需要 N 個(gè)系統(tǒng)調(diào)用組合才能完成。其中每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用都要進(jìn)行深入地學(xué)習(xí)、讀文檔、做實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，你已經(jīng)很接近操作系統(tǒng)的原理了，你能看到另一番風(fēng)景。

第三個(gè)坡：了解 Linux 內(nèi)核機(jī)制，反復(fù)研習(xí)重點(diǎn)突破

進(jìn)一步了解內(nèi)核的原理，有助于你更好地使用命令行和進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，能讓你的運(yùn)維和開(kāi)發(fā)水平上升一個(gè)層次。Linux 內(nèi)核機(jī)制是我們這個(gè)專欄重點(diǎn)要講述的部分，我會(huì)基于最新 4.x 的內(nèi)核進(jìn)行講解，當(dāng)然我也意識(shí)到了內(nèi)核機(jī)制的復(fù)雜性，所以我選擇通過(guò) 故事性和圖形化 的方式，幫助你了解并記住這些機(jī)制。

第四個(gè)坡：閱讀 Linux 內(nèi)核代碼，聚焦核心邏輯和場(chǎng)景

一旦爬上這個(gè)坡，對(duì)于操作系統(tǒng)的原理，你應(yīng)該就掌握得比較清楚了。這個(gè)時(shí)候，你就可以有針對(duì)性地去做課題，把所學(xué)和你現(xiàn)在做的東西結(jié)合起來(lái)重點(diǎn)突破。例如你是研究虛擬化的，就重點(diǎn)看 KVM 的部分;如果你是研究網(wǎng)絡(luò)的，就重點(diǎn)看內(nèi)核協(xié)議棧的部分。

第五個(gè)坡：實(shí)驗(yàn)定制化 Linux 組件，已經(jīng)沒(méi)人能阻擋你成為內(nèi)核開(kāi)發(fā)工程師了

紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行。從只看內(nèi)核代碼，到上手修改內(nèi)核代碼，這又是一個(gè)很大的坎。例如，你可以自己實(shí)現(xiàn)一個(gè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的系統(tǒng)調(diào)用，或者實(shí)現(xiàn)一個(gè)自己的文件系統(tǒng)等等。專欄最后一個(gè)部分，我專門設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，幫你度過(guò)這個(gè)坎。只要跟著我的步伐進(jìn)行學(xué)習(xí)，接下來(lái)，就沒(méi)人能夠阻擋你成為一名內(nèi)核開(kāi)發(fā)工程師了。

第六個(gè)坡：面向真實(shí)場(chǎng)景的開(kāi)發(fā)，實(shí)踐沒(méi)有終點(diǎn)

說(shuō)了這么多，我們都只是走出了萬(wàn)里長(zhǎng)征第一步。我始終堅(jiān)信，真正的高手都是在實(shí)戰(zhàn)中摸爬滾打練出來(lái)的。

如果你是運(yùn)維，僅僅熟悉上面基本的操作是不夠的，生產(chǎn)環(huán)境會(huì)有大量的不可控因素，尤其是集群規(guī)模大的更是如此，大量的運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)是實(shí)戰(zhàn)來(lái)的，不能光靠讀書。

如果你是開(kāi)發(fā)，對(duì)內(nèi)核進(jìn)行少量修改容易，但是一旦面臨真實(shí)的場(chǎng)景，需要考慮各種因素，并發(fā)與并行，鎖與保護(hù)，擴(kuò)展性和兼容性，都需要真實(shí)項(xiàng)目才能練出來(lái)。