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MIT 6.828 课程 | 0-MIT 6.828 课程简介

课程简介和感悟

先把课程的链接抛出来:

https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/schedule.html

给的是课程的安排表,学习这个课程主要是做安排表上相应的Lab内容和homework内容,安排表上还给出了贼全面的参考资料。那么简单来说这个课程是MIT给他们本科生开设的一门关于操作系统的课程,但是比较不同的是,该课程除了通过一个内核源码带你了解内核之外,还会让你实现另一个相对简单的内核源码,并且最后让这个内核成功的运行起来,当然这个实现不是从0开始编写内核源码,而是基于课程已经提供的内核框架来实现内核的几大功能,比如内存管理、进程管理等等。

那么如上所述,个人认为这是两条学习线(可能看剧看多了),一条是Lab系列,也就是需要我们去实现内核的,这是我们主攻的一条线,另一条是homework,你可以当做是了解内核,并且辅助我们建立比较全面的认识。但是这两个学习线所使用的内核是不同的:

  • Lab使用的内核名字叫做JOS,这是我们需要通过下面一系列Lab实现的一个内核,当然更多的是要我们自己去编写部分内核代码,而不是实现整个内核源码。总的来说JOS是一个微内核的,是一个类UNIX内核。

    Lab1主要讲的是PC启动的相关内容,如BIOS、boot loader,以及内核程序的第一个文件;

    Lab2主要讲的是PC的内存管理,包括了物理内存管理和虚拟内存管理;

    Lab3主要讲的是进程管理,虽然Lab没有使用process这个术语而是使用了environment,但是这两种在概念上是类似的,只是JOS中没有实现一些UNIX接口,估计作者怕不严谨所以使用了environment来描述。

    Lab5主要讲的是文件系统的实现,

    Lab6主要讲的是PC网络功能的实现

  • homework路线使用的内核名字叫做xv6,这个是一个已经成型的类UNIX内核,是专门用于教学使用的,源码通过课程也会得到。那么homework路线个人感觉是带你了解操作系统中较为上层的内容,比如shell、线程等等。xv6对应的资料是xv6_book。

对于lab和homework的另一种区别就是,homework是国内高校开设的操作系统理论课,做的只是一些简单的实验,所以叫做homework,而lab相当于国内高校开设的操作系统实验课。

下面说说个人感悟:在做完所有的Labs和homeworks之后,我觉得以前学的操作系统是白学,只是停留在一些理论概念上,很抽象,不是真正的理解。但是通过课程编写内核源代码,我对操作系统有了一个全新的认识,或者说从头学了一遍操作系统。假如你想对底层的知识更加了解,比如分段、分页具体的实现,系统调用的流程和实现,进程的上下文切换的实现等等,那很建议您系统的跟一下这个课程,假如您基础比较好的话,那么一个月左右的时间就可以完成整个课程了,那么基础不太够的话,大概要2个月左右(Hint:我学这门课的时候,仅剩一点点操作系统的知识或者说啥都没有了,那么跟完这个课程大概花了2个月的时间)。

然而比较痛苦的是,人家既然是MIT开设的课程,那自然是全英文的,所以为了方便您的学习以及在您做实验有个参考和借鉴,我最近用中英文结合的方式(因为有些术语还是英文解释比较清楚)对实验过程进行了记录,整个实验记录的笔记都可以在个人博客 https://blog.dawnguo.cn 中找到。

那么各个Lab最终实现的代码以及最终实现的内核源码如下所示(各位大佬点个start):https://github.com/DawnGuoDev/Mit6.828_Code

材料汇总

下面我稍微整理了一下,这个课程中会使用到的一些用处比较大的公共资料。

  1. https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/reference.html

这个链接里面包含了整个课程学习中都会用到的一些资料;

  1. https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/xv6/book-rev11.pdf

这个PDF是xv6这个操作系统对应的书籍;

  1. https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/xv6/xv6-rev11.pdf
这个PDF是xv6的源代码
  1. https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/readings/i386/toc.htm
这个是Intel 80386的参考文档
  1. 汇编语言的资料

  2. Intel 80386 Reference Programmer’s Manual

    https://pdos.csail.mit.edu/6.828/2018/readings/i386/toc.htm

学习Tips

在学习完整个课程之后,我根据自己学习过程遇到的一些问题,稍微总结了以下这些tips,希望对您的学习有一点帮助(仅供参考)

  1. 这个公开课是全英文的,也不像吴恩达老师的机器学习课程一样有中文字幕的视频。当然你去网上找会有相应翻译版本的博客啥的,比如我上面给的实验记录,也就相当于把Lab内容给翻译了一遍,但是翻译的终究没有原味好,而且翻译中会带着个人的一些理解,所以推荐还是按照课程安排中给出的内容,就纯英文的资料去学习,而博客一类的这些都作为参考资料,可能全英文刚开始确实比较难顶,但是跟着跟着你就会习惯了,并且英文阅读还会有所提升。

  2. 在学习这个课程之前,我没学过汇编啥的,所以在学习Lab1的时候,处处碰壁,所以个人建议对汇编语言先了解一些,当然这个课程也考虑到了这点,所以Lab1中也会要求你先熟悉一下汇编语言,也有给出相应的资料;

  3. 对C语言编译的过程需要知道一下,如下所示(该图来自课程官方的slides):

    https://img.dawnguo.cn/All/0_0.jpg

  4. 对于Lab中有些不懂的问题,个人建议是先记录下来,因为你在后面的Labs的时候会发现这些问题都会迎刃而解;

参考的博客

在完成整个课程的过程中,参考比较多的博客已经列在下面了,感谢这些大佬的帮助,同时也感谢那些线上提供过帮助的大佬。

  1. https://www.cnblogs.com/fatsheep9146/p/5060292.html

    这位大佬的博客只有前面几个Lab,但是每一个都是超详细的,我刚开始做的时候就是看这位大佬的。

  2. https://github.com/shishujuan/mit6.828-2017/tree/master/docs

    这位大佬的github是将每个Lab分成两部分,一部分是理论讲解,另一部分是exercise。

  3. https://www.jianshu.com/p/782cb80c7690

这位大佬做的实验记录,个人感觉更多是他自己梳理过了的,并不是完全按照Lab中的顺序来的,在总结上我觉得超级nice。

  1. https://blog.csdn.net/bysui/article/category/6232831

这位大佬的博客,主要是后面的几个Lab有参考。

类似的课程

有一天我在做整理的时候,无意间发现一门跟MIT课程开设的差不多的课程,是清华大学开设的《操作系统的基本原理与简单实现-基于ucore OS + RISC-V》,大致上看了一下,这门课跟MIT开设的是类似,都是通过几个实验来实现一个轻量级但是功能俱全的内核,看了一下知识点和实现的跟MIT的可以说是神似。官方课程的主页,暂时没找到,但是找到相关的博客链接,里面记录超级完全:

https://www.bookstack.cn/read/simple_os_book/README.md