MM's Journal of Technology

本节课程深入探讨了Linux操作系统的发展历程及其核心结构，重点强调了操作系统对象与API（应用程序接口）的重要性。通过分析Linux的启动过程，课程展示了如何构建最小化的Linux系统，并介绍了initramfs（初始RAM文件系统）的概念。Linux的成功不仅得益于开源社区的积极参与和不断创新，也在于其灵活性和适应性。 操作系统的架构 对象与API的结合: 操作系统的构建依靠对象和API的整合，这使得开发者能够创造多样化的应用程序。深入理解操作系统内核及其库函数，能让开发者更有效地运用操作系统的功能。 进程管理: 操作系统中进程是重要的对象，每个应用程序均以进程形式运行。掌握进程概念及其地址空间操作是学习操作系统的基础。 libc库的作用: 该库为操作系统提供基本功能封装，如字符串处理和内存管理。熟练使用libc可以简化系统调用，有助于高效构建应用程序。 渐进演变与开放性: Linux的演变展示了其从教学工具到现代操作系统的变革历程。一开始，Linux是一个教学操作系统，帮助学习者理解操作系统原理，并持续推动计算机教育的进步。 通过结合源代码和经典教科书，学习者可以更 ...

jyy老师和OSTEP书本中多次推荐了这本书，先买了，有空就开看

jyy老师力荐，质量有保证。买回来发现是上下两册，翻了翻，更像是一本有趣的工具书，里面大部分知识点都实践过了，有空的时候仔细读一读，查漏补缺，暂时先拿来垫一垫新的显示器()

本节课程重点探讨了C语言标准库的设计和实现方式，尤其是库函数如何对系统调用进行封装。详细阐述了操作系统如何通过抽象，利用API和对象管理硬件资源。此外，课程涉及到管道机制中生产者与消费者的同步问题，以及在通信中处理"broken pipe"等异常的策略。对C语言的高效性和跨平台特性进行了深入分析，着重探讨了libc的标准化对编程的重大影响。最后，课程探讨了动态内存管理中的重要策略，分析了如何在实际系统中高效进行内存分配。 系统调用与API 系统调用基础: 系统调用是程序与操作系统之间的桥梁，提供了访问硬件资源的接口。尽管可以直接进行系统调用操作，但通过库函数封装能大幅简化编程流程，提升代码的可读性和开发效率。 库函数的优势: libc等标准库为开发者提供了一系列预定义的功能，使得他们能将精力集中于业务逻辑的开发，避免底层复杂实现的干扰。 管道与资源利用: 在UNIX系统中，管道是实施生产者-消费者模式的有效工具。通过管道，数据传输可以在不直接交互的程序间高效进行，实现API调用的资源优化利用。 操作系统抽象与C语言 操作系统层次: 操作系统通过将 ...

本次课程深入探讨了UNIX系统调用和Shell的工作机制，强调了操作系统作为状态机的概念。通过分析INIT进程的创建及系统调用（如fork、exec等），详细讲解了进程在计算机中的创建与管理策略。此外，课程还引入了进程虚拟化的概念，讨论了其虚拟化特性，并通过实例演示如何利用管道进行进程间通信，还详细介绍了Shell的设计与实现，强调其作为编程语言的灵活性与高效性。最终，课程展示了如何构建一个基本的Shell应用程序。 INIT进程与系统调用 课程开始时，深入探讨了UNIX系统中的INIT进程。作为操作系统启动后创建的第一个进程，INIT负责加载其他程序。利用系统调用，INIT能够与操作系统互动，进行资源管理和进程控制。 系统调用: 系统调用是连接操作系统与应用程序的桥梁，提供了创建、重置和销毁进程的必要功能，使得进程能够管理其地址空间并操控计算机资源。 虚拟化的实现: 通过形象的例子，课程解释了虚拟化概念。每个进程在操作系统运行时，实际上是虚拟化处理的，这种机制确保了用户无法轻易察觉其他进程的存在。 操作系统对象与文件描述符 在部分课程中，讨论了操作系统内的对象，这些对象不 ...

CPU虚拟化的目标是通过时分共享（Time-Sharing）模拟多个CPU的环境，其核心在于进程的调度和执行，使得每个应用程序都运行在抽象的CPU上。 1.1 进程抽象 进程（Process）是正在运行的程序，操作系统通过进程控制块（Process Control Block, PCB）来管理进程的状态和资源使用信息。进程的关键属性包括： PID（Process Identifier）：唯一标识进程的数字。 状态（State）：进程的当前状态，如就绪、运行、阻塞等。 地址空间（Address Space）：进程可访问的内存范围。 硬件状态（Hardware State）：包括寄存器、程序计数器等CPU硬件信息。 进程的创建和销毁依赖于系统API（Application Programming Interface），例如： fork()：创建一个子进程，复制父进程的地址空间。 wait()：使父进程等待子进程结束并获取其退出状态。 exec()：用新程序替换当前进程的地址空间。 kill()：向进程发送信号。 1.2 进程执行模型 直接执行（Direct Execution） 进 ...

本节课主要讨论了进程的地址空间及其管理，特别是系统调用如fork、execve和exit如何用于创建、修改和销毁进程。此外，通过示例解释了进程状态机的概念及其在内存中的表示。还探讨了使用GDB调试工具查看和修改进程内存映射的方法，并如何利用这些技术实现类似金山游侠、按键精灵和变速齿轮的游戏外挂。最后，强调了技术的双刃剑特性，呼吁大家遵守学术诚信。 进程状态机及其管理 在本节课中，深入探讨了进程的状态机及其管理。讨论了如何通过系统调用创建、改变和销毁进程的状态，以实现程序的流畅运行和管理。 系统调用: 复习了包括fork、execve和exit等关键系统调用，它们构成了进程管理的基础。这些调用使得程序能够在内存中创建新进程，执行新程序或退出。 状态机的概念: 强调了程序运行中的不同状态，以及状态机管理是操作系统的核心功能，确保所有进程实现资源的有效共享。 GDB调试工具: 探讨了GDB如何帮助开发者查看程序状态。GDB允许用户检查寄存器和内存状态，帮助理解程序的运行情况。 内存地址的可读写性 在计算机系统中，内存地址的可读写性是一个重要概念，理解哪些地址可以访问，哪些不能 ...

在本次课程中，探讨了操作系统如何通过 fork、exec 和 exit 三个系统调用来管理进程。这些系统调用构成了操作系统管理进程的核心功能，操作系统通过这些机制实现对进程的创建、执行和退出的控制。此外，课程还深入探讨了操作系统作为状态机管理者的角色，并介绍了并发编程中状态机的重要性。 1. 系统调用：fork、exec 和 exit fork 系统调用 fork 是 UNIX 系统中唯一的进程创建方法，它会创建当前进程的一个副本。通过 fork，操作系统复制了进程的所有状态，包括内存和文件描述符，形成父子进程关系。fork 的返回值不同，可以在多 CPU 上并行执行。 副作用与风险 滥用 fork 可能导致系统资源耗尽，例如 fork bomb 会通过无限复制进程，导致系统陷入危险状态。这类似于原子弹的链式反应，因此在编程时需要谨慎使用 fork。 exec 系统调用 exec 系统调用用于在进程中执行一个新程序，是 UNIX 系统中唯一可以执行另一个程序的系统调用。exec 替换了当前进程的映像，加载并执行指定的可执行文件。 环境变量与路径搜索 通过 exec 执行新 ...

在本节课中，深入探讨了并发编程中的常见问题，包括死锁、数据竞争以及调试困难。并发编程中的错误往往难以发现，特别是死锁和数据竞争，这些问题不仅影响程序性能，还可能导致严重错误。为了解决这些问题，介绍了如何通过动态分析和运行时检查来提高程序的可靠性。 并发错误的复杂性与调试难度 并发编程经常伴随着难以发现的bug，如死锁和数据竞争。这些问题可能导致程序的不确定行为，影响系统的稳定性。 数据竞争发生在多个线程同时访问并试图修改同一共享数据时，导致结果不可预测。解决这一问题需要适当的同步机制，如锁或信号量。 死锁是另一个常见问题，当多个线程互相等待对方释放资源时，程序进入死锁状态，无法继续执行。理解并有效应对死锁至关重要。 复杂系统中的软件可靠性 在软件开发中，程序的正确性验证是一个巨大挑战。即使采用了数学方法，也难以完全避免规范危机和搜索空间诅咒。 规范危机：即使有明确的规范，程序实现与预期之间仍可能存在差距。 搜索空间诅咒：验证并发程序的正确性非常复杂，特别是在大规模系统中。 解决死锁问题的一种方法是避免循环等待，确保每个线程按照特定顺序获得锁，以减少死锁风险。 提升程序稳定 ...

在并发编程中，常见的错误包括死锁、数据竞争和原子性违反。这些问题是编写并发程序时必须应对的主要挑战。学生们在实验中需要实现高效的内存分配器，以支持多CPU的并行分配。由于并发编程的复杂性，新手程序员容易引入并发bug，如数据竞争导致的非确定性结果。原子性违反和顺序违反是两种主要的并发bug，前者涉及对共享状态的错误操作，后者则是事件执行顺序的错误。理解这些问题有助于提高并发程序的安全性和可靠性。 并发编程的挑战与实验目标 本次实验让同学们体验并发编程的挑战，特别是在实现内存分配器时。随着现代计算机核心数量的增加，如何有效管理并发访问和内存分配变得尤为重要。 并发编程对初学者而言是一个复杂的领域，尤其是在处理多个线程时。编写并发程序常常会导致意想不到的错误，而调试这些错误更是增加了编程的难度。 并发错误往往难以复现，这使得开发者在调试过程中面临巨大挑战。尤其是本地运行正常的代码，在在线环境中却无法通过测试，可能会引起极大的困惑。 课程中，老师将介绍常见的并发错误类型，并讨论如何借鉴开源社区的解决方案。通过实例分析，学生们将学习如何有效避免这些错误。 并发系统中的潜在安全隐患 视频探讨 ...