我和操作系统(一)

我与操作系统的经历得从上大学开始说起。2001年，我以不怎么好的成绩成功考入西安一所二流大学。过来

的人都知道，在二流大学的好处就是考试不及格没关系，毕业只要你能找到工作，其他的好说。这为我争取

了几乎整整3年的时间，潜心下来自学学了操作系统。我这样不是鼓励大家不要上学校的课，只是告诉你们

要利用好自己的时间。

我学的是信息与计算科学专业，这是计算机与数学相结合的专业。由于我高中时就有了台PentiumII的PC,所以

刚开始进入大学，也算是“计算机比较牛”的啦，很多同学还没自己的电脑呢！大一开始，我比别人先意识到

要学好计算机，那时完全没有方向，什么东西都学，每个星期到图书馆借一堆书，什么VB，

HTML,ASP,Javascript,还有什么局域网的搭建，等等。还一度幻想靠自己学的那点HTML开个网站，估计很多学

过它的人都有同样的想法吧！杂七杂八学了一年，不过那时的我已经可以用VB编个计算器，或者通过操作注

册表删除CS游戏中设置密码，等等在当时的系里已经小有名气。终于在学期末，在这样的计算机大海里撞

见了C语言，这个一直让我听而却步的东东。

紧接着第二年，我和大家第一次接触C语言一样，在DOS下的Turbo C上疯狂的自己练习了很多小程序。自以

为有了小成，因为按照学校课程安排，我比其他人提前1年学习了C语言。当时恰好linux的呼声比较高，也在

网上听见了“内核黑客”的字眼，听起来让人很兴奋，也很羡慕。就到图书馆借了本linux内核分析的书，打印

出的代码里面有很多我看了像C语言，但是我又没见过的代码行。还有ax,bx什么的，我确认那是汇编，但确

出现在.c的文件中，我好是奇怪。随便浏览了一下，这本书就还了。也就是从此时起，我意识到，如果我懂

得了操作系统，那么我就懂得了计算机的来龙去脉，我发誓我要弄懂它。

我开始制定学习计划。问自己---能看懂linux内核需要哪些条件？

C语言，肯定要精通，当时算学了，精通那就等一边看代码，一边进步吧。

，而且是32位的，好像还要懂AT&T格式的。哦，32位比我们在学校学的所谓“IBM汇编”，要多了很多新

概念，什么实模式，保护模式，MMU，cache，write buffer，段，页等等。记得当时我借了本狂厚的intel的书

，后来才得知那就是intel CPU的说明书的中文版。等我把这些难以理解的概念弄懂，时间已经过了半年，也

就是说，整个大二我已经过了一半了。

不行呀，连linux都没玩过，怎么可能看懂linux内核。我的PC中的一部分硬盘开始被linux占用，开始学习很多

工具的使用，vi,grep,find,tar,...,接着又学习了samba，apache,vsftp,ssh,mysql...各种服务器的安装和配置，这时

我的机器可以通过这些途径和宿舍其他机器通讯了，甚至还用iptable+两块网卡拿我的旧机器为整个宿舍的

电脑路由。用apache+mySQL在宿舍建了个小网站,有C语言写了其中的CGI程序，这也算第一个写的比较实用

的C程序。

终于，我第一次打开Linux内核源代码，整个源代码树里面有很多除了.c,.s文件以外的文件，他们是做什么用

的。我的问题又来了，生成整个内核，用到的都是gnu的工具，这些工具，我需要一个把他们的文档看过，

make,gcc,ld,nm...同时我练习配置内核，make image,了解了bootloader和OS的关系，但是离我的目标还是很远。

。。

听说Linux的鼻祖linus是赐教了minix的内核源代码，在他大四毕业的时候，写得linux。我也决定先走这条路。

《操作系统的设计与实现》真正带我步入了linux内核源代码的天堂，我看着代码，认识到了“C语言原来是可

以这样使用的”，强制类型转换使C变得可以为所欲为，也许这就是写操作系统会用C的原因。gcc的内联汇编

使得汇编和C的融合如此高效与完美，我经常将写得C程序编译生成汇编，看看哪怕一句if是如何被编译器翻

译过来的，另外再加上gcc的优化编译参数O1，O2。。看看到底有什么优化。我感受到机器语言的魅力，感

叹很久以前只用汇编和机器语言的时代的程序员的水平之高超。终于赐予我看内核源代码的所有先决条件，

我意识到，是时候开始了。此时大二已经到了结尾。

操作系统源代码树如此之大，我该如何开始。那么先弄清楚,那行代码最先执行吧,bootloader是答案。我知道

了MBR中的代码也包含在内核中，我在代码中用心领略世界黑客的精神，虽然bootloader代码我是看了，但是

感觉不相信它能运行，我决定试一试，我融会贯通的用masm编译了一段打印一个'o'在屏幕上的启动程序，

历时一周，第一次写这种程序真不容易，bootloader code讲究设计和安排的精巧，稍有不慎，全盘崩溃。最

后我看见了，直接让我兴奋了几天，我明白从此和以前不同。作为扩展训练我决定实现自己的库函数printf，

同时可以学学不定参数的使用，这样我的bootloader可以打印些数字在屏幕上。之后又完成了很多功能的添

加，我抽屉中的12张软盘的0扇区就这样被我玩坏掉了。事后很久才知道，其实可以用虚拟机，再不用进行

复杂的调试过程了---写扇区，重启动，看效果，编辑，编译，写扇区。。。成本大大减低。

bootload一个jump，到了内核，所以该看真正的内核源代码了。所有的c语言代码在得到执行权之前，又会有

一段汇编来导入，它建立堆栈，然后call。哦，对，这个问题我给我们的C语言老师提了出来，说main函数不

是最先执行的代码，她当场否决了我，全系的同学用诧异的眼光看着我和老师，我没有继续争下去。。。

GNU的ld真的很灵活，它可以控制安排甚至每个函数的驻留地址，这是操作系统开发者的厚礼。int 0x80,时钟

中断，进程hardware context的切换。。。linux操作系统就这样运行起来了。

大三的下学期，我决定要亲身经历操作系统的开发过程，为自己的PC写一个多任务内核。