作者简介

郑钢，毕业于北京大学，前百度运维高级工程师，对操作系统有深入的研究。好运动，喜钻研，热衷于尝试前沿技术，乐于分享学习成果。

内容提要

本书共分16章，讲解了开发一个操作系统需要的技术和知识，主要内容有：操作系统基础、部署工作环境、编写MBR主引导记录、完善MBR错误、保护模式入门、保护模式进阶和向内核迈进、中断、内存管理系统、线程、输入输出系统、用户进程、完善内核、编写硬盘驱动程序、文件系统、系统交互等核心技术。

本书适合程序员、系统底层开发人员、操作系统爱好者阅读，也可作为大专院校相关专业师生用书和培训学校的教材。

前言

本书面向操作系统基础知识薄弱，但又想把操作系统搞清楚、喜欢刨根问底的技术人，在此向你们致敬，本书用诙谐幽默的语言，把深奥的操作系统尽量讲解清楚，读者在轻松阅读中就学通了深奥的知识，是一本难得的好书。

多数学习操作系统的读者都会有这样的感受：

（1）“太难了，对于操作系统这个庞然大物我简直无从下手”；

（2）“很后悔选了这门课（大学一些专业中操作系统是选修课），甚至不想学习计算机了”；

（3）“上课完全听不懂，我都不想继续听下去了”；

（4）“即使实验做出来了，由于只是完成了局部功能，我依然不明白操作系统是怎样运行起来的，甚至不知道自己在做什么”。

以上的感受我都有过，坦白说，这门课并不是很难，但想把这门课完全搞明白真不容易。我是个喜欢刨根问底的人，为了弄清楚这背后的真相，我花了大量时间学习课程之外的内容，甚至付出了惨痛的代价——大学中第一次考试不及格，操作系统这门课我是第二次才考过的。这确实很“讽刺”——操作系统不及格的人在写操作系统书籍！但转念一想，考试过了的同学并不代表能够写出操作系统，因为试卷上并不是在考如何写一个操作系统。和技术能力相比，卷面成绩并不重要。

想象一下，如果是爱因斯坦那样的天才给我们讲物理知识，我们会觉得物理更容易理解吗？肯定是不会的，因为在爱因斯坦眼中比较容易的内容也许对我们来说非常深奥，他用B解释A的时候也许会让我们更迷惑，因为B我们也不懂，这就是基础的问题了。幸运的是阅读本书时读者只要有C语言和部分汇编语言的基础就行了，涉及的其他方面的知识我都会详细介绍，并以更易懂的方式去解释技术难点，读者不必担心看不懂本书。

回忆一下学车的经历：教练让学员先踩离合器再挂档，然后再踩油门，车子就开动啦。如果学员总是学不会这些，有可能是学员根本不知道什么是离合器，或者不知道离合器的作用是什么。即使把这些操作背下来，也会对驾车感到心有余而力不足，可见，只有了解了背后的原理，才会知道自己在做什么，驾车才变得游刃有余。

以上情况对我们学习操作系统来说也同样存在，比如当老师介绍中断发生时的上下文保护时，我们更多的疑问不是如何保存CPU的上下文数据，而是想知道为什么在不同的特权级下会使用不同的栈，这背后的原理是什么，并且这是如何做到的。

诸如此类的疑问需要了解硬件原生支持的运行机制，因为很多操作都是硬件自动完成的，比如处理器进入0特权级时，会自动在任务状态段TSS中获得0特权级的栈地址，这不需要人工干涉，完全由处理器维护。我们想知道的是，硬件在背后自动完成了哪些工作，这样才便于我们理解操作系统的全貌。

操作系统受制于硬件的支持，很大程度上它的能力取决于硬件的能力，因此，要想全面理解操作系统，不仅需要了解上层软件的算法、原理、实现，还要了解很多硬件底层的内容。和硬件相关的知识是在微机接口电路中讲解的，而绝大多数读者在学习这门课时，根本不知道它有何用，只有学习操作系统课程时才用到它，因此，本书内容兼顾相关的硬件知识。

除硬件外，本书还把操作系统中的理论付诸于实践，让读者真正学到包含在操作系统中的实实在在的技术，比如在代码中实现了著名的生产者消费者问题，还有进程、线性、阻塞、信号量、锁、文件系统、目录、shell、管道等。各个章节的代码都可独立运行，方便调试，本书更让读者有成就感的是，我们最终完成的一个操作系统总共代码量只有几千行左右，极大地减少了操作系统源码阅读的工作量。