OS & Network Core

操作系统和网络是计算机系统的基础，本模块整合了操作系统核心概念和网络编程实践，从理论到实战逐步深入。

🎯 学习目标

操作系统核心能力

  • 进程管理：进程与线程、进程调度、并发与同步、死锁处理

  • 内存管理：内存分配、虚拟内存、页面置换

  • 文件系统：文件概念、目录结构、文件实现、磁盘管理

网络核心能力

  • 网络协议：TCP/IP协议、HTTP协议、Socket编程

  • 网络工具：常用网络工具、网络调试

  • 网络安全：加密技术、认证机制、安全协议

技术深度

  • 系统调用：理解操作系统提供的接口

  • 协议实现：深入理解网络协议的工作原理

  • 性能优化：系统性能优化和网络性能优化

  • 实践应用：系统编程和网络编程实战

📚 学习路径

第一部分：操作系统（2021.01 - 2021.06）

  1. 进程与线程：进程概念、线程模型、进程通信

  2. 进程调度：调度算法、优先级调度、实时调度

  3. 内存管理：内存分配、虚拟内存、页面置换

  4. 文件系统：文件概念、目录结构、文件实现

  5. 并发与同步：临界区、信号量、管程、条件变量

  6. 死锁处理：死锁条件、预防、避免、检测与恢复

第二部分：网络编程（2021.07 - 2021.12）

  1. TCP/IP协议：协议栈、TCP/UDP、IP协议

  2. HTTP协议：HTTP/HTTPS、RESTful API、WebSocket

  3. Socket编程：TCP Socket、UDP Socket、异步I/O

  4. 网络工具：Wireshark、tcpdump、netstat、curl

  5. 网络安全：加密技术、认证机制、安全协议

🔧 环境要求

操作系统

  • Linux (推荐 Ubuntu/Debian/CentOS)

  • macOS

  • Windows (WSL)

开发工具

  • GCC/Clang (C/C++编译)

  • Python 3.8+

  • Wireshark (网络抓包)

  • tcpdump (命令行抓包)

🚀 快速开始

系统编程

# 编译C程序
gcc -o process process.c
./process

# 编译C++程序
g++ -o thread thread.cpp -lpthread
./thread

网络编程

# Python Socket编程
python socket_server.py
python socket_client.py

# 网络抓包
sudo tcpdump -i eth0 -n
wireshark

📊 知识体系

主题

核心概念

实践项目

进程管理

进程、线程、调度

进程调度器、线程池

内存管理

虚拟内存、分页

内存管理器

文件系统

inode、目录、文件

简单文件系统

TCP/IP

协议栈、可靠传输

TCP服务器、客户端

HTTP

请求/响应、状态码

Web服务器、API

Socket

套接字、异步I/O

聊天室、文件传输

💡 学习建议

理论学习

  1. 概念理解：深入理解每个概念的本质

  2. 原理分析：分析各种算法的设计思想

  3. 对比学习：比较不同方案的优缺点

  4. 历史演进：了解技术发展的历史脉络

实践练习

  1. 编程实现：用代码实现核心算法和协议

  2. 系统调用：熟悉常用的系统调用和API

  3. 调试分析：使用调试工具分析程序行为

  4. 性能测试：测试不同方案的性能差异

扩展学习

  1. 源码分析：阅读Linux内核源码

  2. 协议标准：阅读RFC文档

  3. 开源项目：参与相关开源项目

  4. 技术社区：关注相关技术文章和讨论

🎯 应用场景

操作系统

  • 系统编程

  • 性能优化

  • 系统调优

  • 内核开发

网络编程

  • Web开发

  • 网络服务

  • 分布式系统

  • 云原生应用

📚 参考资料

🌟 总结

操作系统和网络是计算机系统的基础，掌握这些知识对于深入理解计算机系统至关重要。通过理论学习结合实践练习，可以更好地理解系统的工作原理，并能够开发出高性能、可靠的系统应用。

建议循序渐进，从操作系统的基础概念开始，逐步深入到网络编程实践，最后掌握系统设计和网络架构。每学习一个主题，都要：

  1. 理解其原理和思想

  2. 掌握基本实现

  3. 分析性能特点

  4. 了解实际应用场景

  5. 练习相关项目