یادداشت‌ها و راهنمای عملی

راهنمای سیستم‌عامل (به سبک Beej)

یادداشت‌های تحلیلی و عمیق بر مبنای اسلایدهای درسی سیستم‌عامل (OS01 تا OS03)

سلام! این راهنما تلاشیه برای اینکه مفاهیم سیستم‌عامل رو خاکی، خودمونی و مهندسی بفهمیم، نه اینکه صرفاً یه مشت کلمه قلمبه‌سلمبه امتحانی حفظ کنیم. اینجا کلماتی مثل process، thread، kernel، system call، context switch و deadlock به همون شکلی که توی دنیای واقعی نرم‌افزار استفاده می‌شن باقی موندن.

مرجع این مباحث، اسلایدهای درسی و کتاب Operating System Concepts (Silberschatz) ویرایش دهم است. بخش‌ها به صورت خلاصه و تحلیلی با تصویرسازی‌های اختصاصی SVG آماده شده‌اند.

فهرست مطالب

TABLE OF CONTENTS

بخش ۱: مفاهیم پایه، معماری و پروسس‌ها ۳ فصل در دسترس

فصل ۱ — آشنایی با سخت‌افزار و سیستم‌عامل

OS01

مبانی سیستم‌عامل، لایه‌های انتزاع، وقفه‌ها و فرآیند بوت چرا به سیستم‌عامل نیاز داریم؟ معماری‌های تک‌پردازنده و چندپردازنده (SMP, NUMA)، حفاظت سخت‌افزاری و Dual-Mode، کالبدشکافی سیستم‌کال با x86-64 و strace، وقفه‌ها و تایمر سخت‌افزاری، روش‌های I/O (Polling, Interrupt-driven, DMA)، تفاوت PMIO و MMIO، و کالبدشکافی زنجیره بوت از Reset Vector تا PID 1.

مشاهده خلاصه

فصل ۲ — حفاظت، امنیت و ساختار سیستم

OS02

حفاظت دسترسی، معماری‌های هسته و عیب‌یابی سیستم تمایز Protection و Security، اصل تفکیک Mechanism از Policy، مدل کاربری یونیکس و مجوزهای پیشرفته SUID/SGID/Sticky، تکامل ایزولاسیون از chroot به کانتینرها، فایل‌های ویژه /dev، هایپروایزرهای Type 1 و Type 2 و نظریه پوپک-گلدبرگ، کالبدشکافی ساختارهای هسته (Monolithic, Microkernel, LKMs, Hybrid)، و عیب‌یابی سیستم با Coredump, GDB و eBPF.

مشاهده خلاصه

فصل ۳ — مدیریت پروسس‌ها و ارتباط بین آن‌ها

OS03

مفهوم پروسس، چرخه حیات، زمان‌بندی و مکانیزم‌های IPC کالبدشکافی پروسس و چیدمان حافظه (Text, Data, BSS, Heap, Stack, ASLR)، مدل ۵ حالته چرخه حیات، ساختار PCB و task_struct، کانتکست‌سوییچ و هزینه‌های TLB، سیستم‌کال‌های fork, exec, wait, exit همراه با کدهای کامل C، مهار پروسس‌های Zombie و Orphan، انواع زمان‌بندها و Swapping، و پیاده‌سازی جامع مدل‌های IPC (حافظه اشتراکی POSIX، پایپ‌ها، سوکت‌ها، RPC و سیگنال‌ها با sigaction).

مشاهده خلاصه

این صفحات یادداشت‌ها و خلاصه‌های تحلیلی غیررسمی برای مطالعه و درک عمیق مهندسی هستند. دیاگرام‌ها به صورت اختصاصی رسم شده‌اند. برای متن مرجع به ویرایش دهم کتاب Operating System Concepts مراجعه کنید.