趣谈Linux操作系统
刘超
网易杭州研究院云计算技术部首席架构师
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入门准备篇 (3讲)
开篇词 | 为什么要学习Linux操作系统？
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01 | 入学测验：你究竟对Linux操作系统了解多少？
02 | 学习路径：爬过这六个陡坡，你就能对Linux了如指掌
核心原理篇：第一部分 Linux操作系统综述 (3讲)
03 | 你可以把Linux内核当成一家软件外包公司的老板
04 | 快速上手几个Linux命令：每家公司都有自己的黑话
05 | 学会几个系统调用：咱们公司能接哪些类型的项目？
核心原理篇：第二部分 系统初始化 (4讲)
06 | x86架构：有了开放的架构，才能打造开放的营商环境
07 | 从BIOS到bootloader：创业伊始，有活儿老板自己上
08 | 内核初始化：生意做大了就得成立公司
09 | 系统调用：公司成立好了就要开始接项目
核心原理篇：第三部分 进程管理 (10讲)
10 | 进程：公司接这么多项目，如何管？
11 | 线程：如何让复杂的项目并行执行？
12 | 进程数据结构（上）：项目多了就需要项目管理系统
13 | 进程数据结构（中）：项目多了就需要项目管理系统
14 | 进程数据结构（下）：项目多了就需要项目管理系统
15 | 调度（上）：如何制定项目管理流程？
16 | 调度（中）：主动调度是如何发生的？
17 | 调度（下）：抢占式调度是如何发生的？
18 | 进程的创建：如何发起一个新项目？
19 | 线程的创建：如何执行一个新子项目？
核心原理篇：第四部分 内存管理 (7讲)
20 | 内存管理（上）：为客户保密，规划进程内存空间布局
21 | 内存管理（下）：为客户保密，项目组独享会议室封闭开发
22 | 进程空间管理：项目组还可以自行布置会议室
23 | 物理内存管理（上）：会议室管理员如何分配会议室？
24 | 物理内存管理（下）：会议室管理员如何分配会议室？
25 | 用户态内存映射：如何找到正确的会议室？
26 | 内核态内存映射：如何找到正确的会议室？
核心原理篇：第五部分 文件系统 (4讲)
27 | 文件系统：项目成果要归档，我们就需要档案库
28 | 硬盘文件系统：如何最合理地组织档案库的文档？
29 | 虚拟文件系统：文件多了就需要档案管理系统
30 | 文件缓存：常用文档应该放在触手可得的地方
核心原理篇：第六部分 输入输出系统 (5讲)
31 | 输入与输出：如何建立售前售后生态体系？
32 | 字符设备（上）：如何建立直销模式？
33 | 字符设备（下）：如何建立直销模式？
34 | 块设备（上）：如何建立代理商销售模式？
35 | 块设备（下）：如何建立代理商销售模式？
核心原理篇：第七部分 进程间通信 (7讲)
36 | 进程间通信：遇到大项目需要项目组之间的合作才行
37 | 信号（上）：项目组A完成了，如何及时通知项目组B？
38 | 信号（下）：项目组A完成了，如何及时通知项目组B？
39 | 管道：项目组A完成了，如何交接给项目组B？
40 | IPC（上）：不同项目组之间抢资源，如何协调？
41 | IPC（中）：不同项目组之间抢资源，如何协调？
42 | IPC（下）：不同项目组之间抢资源，如何协调？
核心原理篇：第八部分 网络系统 (7讲)
43 预习 | Socket通信之网络协议基本原理
43 | Socket通信：遇上特大项目，要学会和其他公司合作
44 | Socket内核数据结构：如何成立特大项目合作部？
45 | 发送网络包（上）：如何表达我们想让合作伙伴做什么？
46 | 发送网络包（下）：如何表达我们想让合作伙伴做什么？
47 | 接收网络包（上）：如何搞明白合作伙伴让我们做什么？
48 | 接收网络包（下）：如何搞明白合作伙伴让我们做什么？
核心原理篇：第九部分 虚拟化 (7讲)
49 | 虚拟机：如何成立子公司，让公司变集团？
50 | 计算虚拟化之CPU（上）：如何复用集团的人力资源？
51 | 计算虚拟化之CPU（下）：如何复用集团的人力资源？
52 | 计算虚拟化之内存：如何建立独立的办公室？
53 | 存储虚拟化（上）：如何建立自己保管的单独档案库？
54 | 存储虚拟化（下）：如何建立自己保管的单独档案库？
55 | 网络虚拟化：如何成立独立的合作部？
核心原理篇：第十部分 容器化 (4讲)
56 | 容器：大公司为保持创新，鼓励内部创业
57 | Namespace技术：内部创业公司应该独立运营
58 | CGroup技术：内部创业公司应该独立核算成本
59 | 数据中心操作系统：上市敲钟
实战串讲篇 (9讲)
60 | 搭建操作系统实验环境（上）：授人以鱼不如授人以渔
61 | 搭建操作系统实验环境（下）：授人以鱼不如授人以渔
62 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（一）
63 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（二）
64 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（三）
65 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（四）
66 | 知识串讲：用一个创业故事串起操作系统原理（五）
67 | 期末测试：这些操作系统问题，你真的掌握了吗？
结束语 | 永远别轻视任何技术，也永远别轻视自己
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专栏加餐 (2讲)
学习攻略（一）：学好操作系统，需要掌握哪些前置知识？
“趣谈Linux操作系统”食用指南
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39 | 管道：项目组A完成了，如何交接给项目组B？
刘超 2019-06-26
在这一章的第一节里，我们大概讲了管道的使用方式以及相应的命令行。这一节，我们就具体来看一下管道是如何实现的。
我们先来看，我们常用的匿名管道（Anonymous Pipes），也即将多个命令串起来的竖线，背后的原理到底是什么。
上次我们说，它是基于管道的，那管道如何创建呢？管道的创建，需要通过下面这个系统调用。
int pipe(int fd[2])
在这里，我们创建了一个管道 pipe，返回了两个文件描述符，这表示管道的两端，一个是管道的读取端描述符 fd[0]，另一个是管道的写入端描述符 fd[1]。
我们来看在内核里面是如何实现的。
SYSCALL_DEFINE1(pipe, int __user *, fildes)
{
return sys_pipe2(fildes, 0);
}
SYSCALL_DEFINE2(pipe2, int __user *, fildes, int, flags)
{
struct file *files[2];
int fd[2];
int error;
error = __do_pipe_flags(fd, files, flags);
if (!error) {
if (unlikely(copy_to_user(fildes, fd, sizeof(fd)))) {
......
error = -EFAULT;
} else {
fd_install(fd[0], files[0]);
fd_install(fd[1], files[1]);
}
}
return error;
}
在内核中，主要的逻辑在 pipe2 系统调用中。这里面要创建一个数组 files，用来存放管道的两端的打开文件，另一个数组 fd 存放管道的两端的文件描述符。如果调用 __do_pipe_flags 没有错误，那就调用 fd_install，将两个 fd 和两个 struct file 关联起来。这一点和打开一个文件的过程很像了。
我们来看 __do_pipe_flags。这里面调用了 create_pipe_files，然后生成了两个 fd。从这里可以看出，fd[0] 是用于读的，fd[1] 是用于写的。
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精选留言(7)
海军上校管道代码是不是写错啦？pid=0应该是子进程 close fd1吧 我理解的作者回复: 不是的，留着fd1
2019-07-29 1 1
石维康在ext4_mknod函数里调用init_special_inode时传入的是上一步ext4_new_inode_start_handle返回的inode。为什么文中还会说"但是会调用 init_special_inode，创建一个内存中特殊的 inode"?
在init_special_inode中也没有看到创建虚拟inode的地方？作者回复: 参数不是struct inode *inode
2019-06-26 1
俩孩儿他爸strace -f -o file ./npipe 可以看到咱们父、子进程的整个执行过程。
strace -f -o file1 ps -ef | grep systemd只可以看到ps -ef命令的execv，看不到grep命令的。2019-09-29- 俩孩儿他爸“当我们用文件的 open 函数打开这个管道设备文件的时候，会调用 pipefifo_fops 里面的方法创建 struc file”。应该vfs创建的struct file，并将文件inode指向的pipefifo_fops赋值给struct file的的f_ops的吧？2019-09-29
cuikt老师你好，我在shell中执行echo 'aaa' | > a.txt ，为什么a.txt文件被创建了，但是a.txt是空的呢？作者回复: 命令写的有问题，echo 'aaa'的输出，是后面的输入，而>的意思是输出导向a.txt，和输入没有关系呀
2019-07-08 1
Sharry- 匿名管道: 只能在管道创建进程及其后代之间通信
- 通过 pipe 系统调用创建
- **inode 由特殊的文件系统 pipefs 创建**
- **inode 关联的 fos 为 pipefifo_fops**
- 命名管道: 通过管道文件名, 可以在任意进程之间通信
- 通过 mkfifo Glibc 库函数创建
- 内部调用 mknodat 系统调用
- **inode 由普通文件系统创建, 真实存在于磁盘中**
- **inode 关联的 fos 与匿名管道一致, 为 pipefifo_fops**
老师, 在阅读的过程中产生了一个疑问, 匿名管道创建 inode 使用到的文件系统 pipefs, 也是属于内存文件系统吗? 这个 inode 是否会写到磁盘上呢?作者回复: 不会到磁盘上，假的inode
2019-06-27- 有铭管道更像是流处理，还是批处理？
作者回复: 都不像吧
2019-06-26
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