操作系统原型：xv6分析与实验

了解完整的操作系统编译链接、文件系统影像生成、启动过程等全方位知识。

　　《操作系统原型：xv6分析与实验》作为系统软件系列丛书的第四本，与已出版的《LinuxGNUC程序观察》《操作系统之编程观察》《Linux技术内幕》共同组成系统软件学习的递进学习材料。
　　《操作系统原型：xv6分析与实验》共12章，全面分析了xv6的实现并提供了丰富的实验及其示例代码。在分析方面不仅包含了几乎完整的C代码解读，还包括编译、链接和程序装入细节，并给出了QEMU仿真、GDB调试和底层系统硬件架构相关的必要知识。实验方面安排了入门、中级和高级三个层次的内容：入门实验指导读者自行增加一个系统调用并通过应用程序验证其功能，开启修改操作系统首步；中级实验全面体验了调度机制和算法，以及进程间通信中的信号量、共享内存和消息队列的实现，还有内存管理中的离散内存管理和代码数据隔离实验；高级实验综合多方面的知识，实现线程机制、文件功能扩展、虚拟内存实验以及多终端实验。
　　《操作系统原型：xv6分析与实验》可作为计算机相关专业本科高年级学生和研究生的操作系统实验课程教学用书，也可作为相关专业人员深入了解操作系统的实践用书。

深圳大学计算机与软件学院副教授，广东省国产高性能计算系统工程技术研究中心副主任、深圳市服务计算与应用重点实验室常务副主任，长期从事高性能计算研究。

第1章 xv6安装使用
1．1 运行于QEMU的xv6
1．1．1 CentOS 7+QEMU+xv6
1．1．2 Ubuntu 18+QEMU+xv6
1．2 调试观察
1．2．1 xv6 shell命令
1．2．2 QEMU+gdb调试
1．2．3 多核调试
1．3 本章小结
练习

第2章 入门实验
2．1 新增可执行程序
2．1．1 磁盘映像的生成
2．1．2 添加简单程序
2．2 新增系统调用
2．2．1 系统调用示例
2．2．2 添加系统调用
2．2．3 验证新系统调用
2．3 观察调度过程
2．4 本章小结
练习

第3章 xv6概述
3．1 xv6代码总览
3．2 xv6二进制代码与镜像
3．2．1 启动扇区
3．2．2 内核代码
3．2．3 磁盘镜像
3．2．4 xv6的Makefile
3．3 xv6内核简介
3．3．1 进程管理
3．3．2 内存管理
3．3．3 文件系统
3．3．4 设备
3．4 本章小结
练习
……

第4章 系统启动
第5章 内存管理
第6章 进程管理与同步
第7章 中断/异常/系统调用
第8章 中级实验
第9章 xv6fs文件管理
第10章 设备管理
第11章 高级实验
第12章 x86架构概述

　　操作系统一词的内涵比较丰富。当我们听说某人是操作系统高手时，可能指这个人是操作系统“系统管理”高手。也就是说，这个人可以快速架设Web服务，能把崩溃的文件系统修复，能设置复杂的网络绕过防火墙又不失安全，等等；又或者这个人是一个“系统编程”高手，能够编写复杂而高效的服务器程序，将多进程/多线程并发、通信与同步等各种技艺玩得炉火纯青；还可能这个人是一个“内核编程”的高手，不仅会编写实现不同文件系统的各种内核模块、还精通编写各种硬件的设备驱动程序。
　　无论上述哪种高手，都离不开对操作系统基本原理的认知，如果对操作系统的核心机制和编码实现有所认知，都将如虎添翼。操作系统的基本原理和算法层面的知识，我们在大学本科操作系统课程已经掌握得很好了，但对于操作系统的核心机制——特别是软硬件结合的机制，则明显不足，更别说编码实现了。因此上面提到的高手，大多是在职业生涯中自我修炼而成的。说是修炼，是因为没有系统的指导，也没有系统的训练教材，甚至没有人指出成长学习的路径和步骤。