操作系统系列

进程调度、内存管理、文件系统——软件视角看计算机如何管资源

系列导读

本系列从操作系统的核心职能出发，覆盖进程管理、内存管理、文件系统、IO 等核心子系统。与「计算机原理」侧重硬件实现不同，本系列聚焦软件层的资源调度与管理策略。

学习路径建议：

基础层                       核心层                        深化层
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│ 01.进程线程  │────────>│ 02.CPU调度     │─────────>│ 08.容器虚拟化  │
│ 03.进程间通信 │         │ 04.同步互斥     │          │ 10.性能调优    │
└────────────┘         │ 05.内存管理     │          └──────────────┘
                       │ 06.虚拟内存     │
                       └────────────────┘
                              │
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                │ 07.文件系统│  │ 09.IO模型 │
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文档目录

编号	文档	核心内容	难度
01	进程与线程原理	进程模型、线程模型、协程、上下文切换	⭐⭐
02	处理器调度策略	FCFS→SJF→RR→多级队列→CFS、优先级反转	⭐⭐⭐
03	进程间通信机制	管道/消息队列/共享内存/信号量/Socket、选型指南	⭐⭐⭐
04	同步与互斥机制	锁/条件变量/信号量、死锁四条件、银行家算法	⭐⭐⭐
05	内存管理原理	分区/分页/分段、malloc底层实现、内存碎片	⭐⭐⭐
06	虚拟内存机制	页表/TLB/缺页中断、页替换算法、工作集	⭐⭐⭐⭐
07	文件系统原理	inode、目录结构、VFS、日志文件系统、EXT4/XFS	⭐⭐⭐
08	输入输出模型	阻塞/非阻塞/多路复用(select/poll/epoll)、异步IO	⭐⭐⭐⭐
09	设备驱动基础	字符/块/网络设备、Linux驱动模型、内核模块	⭐⭐⭐⭐
10	容器与虚拟化	Namespace/Cgroups、从chroot到Docker、K8s基础	⭐⭐⭐

核心知识图谱

                    ┌─────────────┐
                    │   操作系统    │
                    │  资源管理者    │
                    └──────┬──────┘
           ┌───────────────┼───────────────┐
           ▼               ▼               ▼
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    │  进程管理  │    │  内存管理  │    │  存储管理  │
    │          │    │          │    │          │
    │ 进程调度  │    │ 分区/分页  │    │ 文件系统  │
    │ 同步互斥  │    │ 虚拟内存  │    │ IO模型   │
    │ 进程间通信 │    │ 页替换策略  │    │ 设备驱动  │
    │ 死锁处理  │    │ malloc   │    │ 容器技术  │
    └──────────┘    └──────────┘    └──────────┘

学习方法

本系列延续疑惑→答疑→论证→结论的教学模式：

1. 疑惑：从线上故障或代码困惑切入（CPU飙高、内存泄漏、IO卡死）
2. 答疑：给出操作系统层面的根本原因
3. 论证：通过源码分析、实验验证深入理解
4. 结论/技术演变：总结本质，追溯 Linux 内核演进