这几周我把散落在备忘录、网盘和纸质本子里的操作系统笔记全部重新过了一遍顺便把复习阶段踩过的坑、整理过的知识点、实际动手操作过的环境配置都补了进去。这份笔记最早是为了应付期末后来慢慢变成了我理解“电脑到底是怎么跑起来的”的重要资料。如果你正在学操作系统、准备考研408或者工作中总要跟虚拟机、服务器系统打交道这份从底层概念到实操排障的笔记整理思路应该能帮你省下不少时间。1. 画完这张知识骨架操作系统笔记才真正开始“长”在自己脑子里1.1 为什么我先把整体框架画出来而不是直接抄ppt第一次复习操作系统的时候我犯过很蠢的错误拿起书本就从第一章笨拙地抄概念花了一周时间抄完合上本子发现脑子里什么都没留下。后来我一个考过研的学长点了我一句操作系统这门课知识点之间不是线性的是环环相扣的。你抄一章pV操作的时候如果不理解进程调度不理解内存分配根本不知道信号量到底解决的是什么问题。后来我学乖了第一件事不是抄书而是在一张A3纸上把所有章节之间的关系画成一张大图。我的框架大概是这样的硬件之上CPU怎么管理进程与线程、调度算法内存怎么分配内存管理、虚拟内存、页面置换文件怎么存文件系统、磁盘管理设备怎么用I/O系统、中断、驱动用户怎么跟系统对话系统调用、shell这张图画完之后再去看课本思路就清晰了。我不再是“孤零零地背知识点”而是把每个知识点放回它原本的位置。比如看到“进程”这个概念我能立刻想到它是“CPU管理的核心单位”然后自然而然联想到线程、协程、调度、上下文切换、进程同步与互斥这一条线下来笔记的结构感就出来了。1.2 五大核心板块怎么串在一起记我最后整理出来的笔记主体分成了五大板块分别是“进程管理”、“内存管理”、“文件管理”、“设备管理”和“操作系统接口与启动”。这五个板块不是并列的它们之间有一个很自然的逻辑链程序要跑起来必须先被加载进内存加载进来就要安排CPU跑它跑的过程需要访问文件和设备整个过程中用户总要有一个“入口”来要求系统干事情这个入口就是系统调用。所以我的笔记顺序是“接口→进程→内存→文件→设备→启动”而不是按课本的顺序死记。举一个实际操作中的体会配置服务器的时候如果发现某个服务起不来我第一反应不是去看日志而是先看内存够不够、进程是不是被杀掉了、文件权限有没有问题。这一套排查思路其实就是操作系统五大板块在实际场景中的应用。系统性的笔记框架能帮你培养这种“整体视角”而不是头痛医头脚痛医脚。2. 最容易丢分的几个点管程、协程、进程和线程的区别2.1 进程、线程、协程到底差在哪操作系统笔记里进程、线程、协程是最基础也最容易考的内容。很多同学背概念很熟但一遇到实际场景就分不清。我用一句话帮助自己记忆进程是操作系统分配资源的基本单位线程是CPU调度的基本单位协程是用户态自己管理并发的基本单位。进程有自己独立的地址空间一个进程崩了不影响另一个进程但代价是进程切换开销大。线程共享进程的地址空间创建和切换成本低很多但一个线程崩了可能拖垮整个进程。协程更轻量它完全由用户程序自己调度不涉及内核态切换所以特别适合高并发场景。我自己在做笔记的时候列过一张对比表后来复习时才发现这张表的价值维度进程线程协程资源拥有者拥有独立地址空间共享进程资源共享线程资源调度方式内核调度内核调度用户态调度切换开销大中小独立性高中低适用场景多任务隔离多线程并发高并发I/O实际写代码的时候我对这三者的感受更深。用多进程写爬虫稳是真稳但内存消耗大用多线程写文件下载共享队列很方便但要注意锁的问题用协程写网络请求能够用单线程支撑几千个并发连接资源占用极小。这些经历反过来帮我理解了课本里的理论不同并发模型本质上是对操作系统资源的权衡管理。2.2 管程为什么比信号量更“省心”热词里有“计算机操作系统管程和协程”可见很多同学在这里卡住了。管程这个概念我第一次看教材的时候完全没看懂后来结合Java的synchronized才恍然大悟。信号量是操作系统提供的原语用P、V操作wait/signal来控制资源的申请和释放。问题在于程序员必须自己保证P、V成对出现一旦少写一个V其他进程就会一直阻塞这种错误非常难排查。管程把它封装起来了。你可以把管程理解成一个“带锁的房间”每次只允许一个进程进入房间执行操作。房间里的共享变量和操作这些变量的函数都被包在里面进入房间的时候自动加锁离开的时候自动解锁。程序员不需要自己手动写wait和signal只要调用管程提供的接口就行。日常开发里的Java synchronized关键字、Python的threading.Lock本质上都带有管程思想。理解了管程再回头看信号量你会觉得信号量更底层、更灵活管程更安全、更不容易出错。考试的时候如果问你“信号量和管程有什么区别”别只回答“一个手动一个自动”要补充一点管程引入了条件变量可以更方便地解决等待/唤醒机制的问题这是它比信号量先进的地方。3. 从按下电源键到进入桌面操作系统的引导全流程3.1 中断向量表的建立和BIOS通电自检到底谁先谁后热门搜索里有“在操作系统的引导中中断向量表的建立和bios的通电自检有先后顺序吗”这个问题我在笔记里专门写了一页。先说结论BIOS的通电自检POST在前中断向量表的建立加载在后。原因很简单计算机刚通电的时候CPU会从一个固定地址取第一条指令这个地址在x86体系里就是BIOS的入口。BIOS先要做最基本的硬件自检比如检查内存条、显卡、键盘这些设备是否存在且工作正常。自检通过后BIOS才负责把引导程序bootloader从硬盘、U盘或者光驱里读进内存然后跳转过去执行。引导程序再把操作系统内核加载到内存中内核开始运行以后才会动手建立中断向量表。中断向量表本质上是内核建立的一张“中断处理程序登记表”告诉CPU每个中断号都对应哪段处理代码。这个过程发生在内核启动阶段远在BIOS自检之后。我在笔记里画了一条时间线按下电源键CPU跳到BIOS入口地址BIOS执行POST自检BIOS按启动顺序查找可引导设备从引导设备读取引导程序如GRUBGRUB加载内核到内存内核初始化建立中断向量表内核挂载根文件系统启动init进程进入桌面或终端这条时间线除了应付考试实际排障也很有用。比如电脑开机黑屏无反应可以先判断是电源问题还是主板问题如果屏幕上有一行英文提示找不到引导设备那就是硬盘引导扇区或者BIOS启动顺序出了问题跟系统内部故障是两回事。3.2 虚拟机里“找不到操作系统”和“客户机操作系统已禁用CPU”是怎么回事很多人在使用VMware的时候会遇到两个提示。一个是“找不到操作系统”另一个是“客户机操作系统已禁用CPU。请关闭或重置虚拟机”。这两个都是引导阶段的问题正好可以用来检验操作系统引导知识的掌握程度。“找不到操作系统”通常有三种原因第一ISO镜像文件没有正确挂载到虚拟光驱里第二虚拟机的启动顺序里光驱排在硬盘后面而硬盘上又没有引导记录第三ISO镜像本身已经损坏不是可引导镜像。解决方法是进入虚拟机的BIOS设置把启动顺序改成“光驱优先”然后重新挂载镜像。还有一个不太容易想到的原因镜像位子写错了把VMware的镜像文件路径指到了别的目录导致虚拟机读不到文件。至于“客户机操作系统已禁用CPU”这个提示我最早看到时一头雾水。后来查了资料才明白VMware虚拟机为了兼容不同平台默认会让CPU暴露某些硬件虚拟化特性。如果你在物理机上开启了Hyper-V或者开启了内核隔离功能虚拟机里的操作系统就感知不到这些特性了于是报错“CPU被禁用”。解决方法是关闭Windows的内核隔离相关功能或者在VMware里把CPU的“虚拟化引擎”选项关掉再重新安装系统。顺带提一句VMware Tools装不上也是一个经典问题。新版VMware对老旧操作系统的支持在收窄比如Windows 10以下版本可能收不到对应Tools更新这时候可以去官方下载一个兼容版本的VMware Tools安装包而不必硬用虚拟机软件自带的那个。这个问题在热词“VMware Tools 不再随旧版客户机操作系统的VMware Workstation一起提供”里已经提到了属于官方更新导致的已知情况。4. 实操型笔记从系统安装到日常配置的环境搭建记录4.1 手动安装虚拟机和系统的完整流程如果虚拟机装不上系统或者不知道从哪里下手我把最稳的一套流程整理在这里基本能覆盖大部分场景。第一步下载对应系统的ISO镜像。Windows系统可以用官方Media Creation ToolLinux系统去各发行版官网下。注意下完以后核对一下SHA256校验值避免镜像被篡改或下载不完整。第二步创建虚拟机。CPU核心数和内存大小按实际需求分配比如2核4G可以跑轻量Linux桌面4核8G可以跑Windows Server或带图形界面的麒麟系统。硬盘建议用“动态分配”先用多大占多大避免一开始就占满物理磁盘。第三步挂载镜像并设置启动顺序。在虚拟机设置里把CD/DVD指向ISO然后进入虚拟机的固件BIOS/UEFI把光驱启动排到第一位。如果用的是UEFI启动要确保镜像支持UEFI引导否则会出现“找不到引导设备”的问题。第四步开始安装。选择自定义安装手动划分分区。Linux一般建议分boot分区、swap分区和根分区。Windows可以直接用默认分区但要注意用GPT分区表才能支持UEFI启动MBR在大型硬盘上有2TB限制。第五步安装完成后安装增强工具。VMware里是VMware ToolsVirtualBox里是Guest AdditionsWindows系统直接安装驱动Linux系统可能需要编译内核模块。不装这个工具屏幕分辨率会固定在一个较低值复制粘贴和拖拽文件也不可用。4.2 机房批量装系统从“一台台装”到“自动化部署”热词里出现了“电脑教室批量安装操作系统”“裸金属服务器批量安装操作系统的软件”说明很多人也遇到过批量部署的痛点。我自己的经验是批量装Linux服务器最常用的工具是PXEPreseed或者PXEKickstartWindows可以用WDS或者MDT现在也有一些开源的自动化装机工具像Cobbler、Foreman。PXE的整个流程非常有趣正好跟前面提到的引导流程对应上。客户机开机后网卡上的PXE固件会主动向DHCP服务器请求IP地址然后从DHCP服务器拿到TFTP服务器地址和启动文件名再从TFTP下载一个最小的开机引导程序。这个引导程序接下来会加载PXE内核内核挂载NFS或HTTP上的安装源启动安装过程。整个过程中安装应答文件可以预先写好在配置服务器里这样每台机器装出来的分区方案、软件包、网络配置就完全一致。我实际部署过一次几十台机器的机房环境第一次跑PXE的时候翻车了问题出在DHCP配置上PXE客户机在网络上发出广播请求我的DHCP服务器同时又在做普通IP分配两个功能混在同一个配置文件里导致部分机器拿不到正确的引导文件路径。后来把PXE的配置独立出来放在单独的subnet里问题就解决了。所以做这类事情的时候不要怕多查日志tftp的日志、dhcp的lease文件每一个都能告诉你到底卡在哪一步。4.3 安装完系统之后的第一个小时我在做什么新系统装好之后我的笔记里专门有一页叫“装机后清单”。第一步是更新软件源和系统补丁Linux下用apt update或dnf updateWindows下把Windows Update跑一遍。第二步是配置基础网络固定IP地址、设置主机名、配置DNS避免重启之后IP漂移导致连不上服务器。第三步是配置SSH远程登录禁用root密码登录、改用密钥登录顺便修改默认端口这是提高服务器基础安全的最快手段。第四步是装常用工具vim、curl、git、htop这些是Linux服务器的刚需。很多人装完系统直接开工结果出了问题才发现连tmux都没装操作体验特别痛苦。我从第一次自己搭服务器起就养成了“先做基线配置再干活”的习惯这个习惯后来帮我省了很多重复劳动。建议你也把这些固定动作做成自己的检查清单每次装完系统就照着执行一遍效率会高很多。5. 操作系统日记国产系统和Linux发行版的适配心得5.1 从麒麟到openEuler国产系统安装软件的三个典型坑热词里关于麒麟、银河麒麟、中标麒麟、openEuler的内容很多。这些系统本质上是Linux发行版或者基于CentOS或者基于Debian安装软件的大方向跟Ubuntu/CentOS是类似的。但实际用下来有三个坑几乎每次都会遇到。第一个坑是APT/YUM源不通。国产系统默认的软件源有时候速度很慢或者缺少某些软件包。解决方法是在安装软件之前先把源的URL换成内网源或者速度更快的镜像源。注意有些国产系统用的是自己定制的源直接换CentOS源反而可能出问题因为包管理器版本可能不一样。第二个坑是ARM架构的兼容性。像银河麒麟常跑在飞腾、鲲鹏这些ARM处理器上很多软件默认提供的是x86编译的rpm包或deb包装上去会直接报“架构不匹配”比如热词里提到的“银河麒麟 nginx arm安装包下载”。解决办法是先确认CPU架构再用uname -m查看根据架构去下载对应的aarch64包或者直接用源码编译安装。第三个坑是老软件依赖问题。比如麒麟V10上安装Oracle 19c单机最麻烦的是缺依赖库。Oracle安装文档会列一堆依赖库这些库在国产系统上可能会因为源不通导致装不上缺一个就报一个错。我的建议是先一次性把常见依赖全部装上用yum localinstall或者dpkg -i来安装下载好的离线包有缺漏再用一个恐怖的“yum deplist”命令逐个解决依赖。5.2 nginx、SSH和危险服务检测的排查经验热词里“国产操作系统银河麒麟v10危险服务检测怎么关闭ssh服务”这个表述看起来是有人被系统的一些安全基线检测提醒搞烦了。这类系统出厂的时候会带一个安全加固服务定期扫描系统上开着的端口和服务一旦发现SSH或者其他服务“不算安全配置”就会告警。我自己的处理思路不是一上来就关闭检测服务而是先看检测报告里到底报了什么问题。如果是SSH服务告警多半是“允许root登录”或者“密码登录”这类策略问题。合理的做法是修改/etc/ssh/sshd_config把PermitRootLogin改成no把PasswordAuthentication改成no配置密钥登录然后用sshd -t检查语法再重启ssh服务。这样既保留了SSH功能又让检测服务觉得“加固完成”。如果确实因为测试需要必须临时关闭检测服务一般是通过systemctl命令来操作先查看服务的名字再disable和stop。但这里我不建议在生产环境里做这种操作因为安全检测服务本身是为了等保合规和风险预警关掉它相当于给自己埋雷。想要让它不吵更健康的思路是去修复它提出的问题。5.3 Windows Server 2022的AI自动化安装和金山打字般的“指导式安装”热词里有一条“Windows Server 2022操作系统AI自动化安装教程”这其实是指Windows Setup自带的高效安装和卸载定制功能。微软这几年在Server系统里引入了更智能的基线配置比如Windows Admin Center、SAC半年度渠道的批量部署支持还有Azure Automanage里的“机器最佳实践”服务它会自动为你推荐并应用安全基线、更新策略和监控日志配置。在实际安装Windows Server 2022的时候最常见的是通过“服务核心”模式安装这种模式没有桌面体验占用的资源少很多适合跑容器或者特定应用角色。但很多初学者不习惯命令行装完以后连网卡IP都不知道怎么配。我的建议是如果你不熟悉命令行可以先装“带桌面体验”的版本等熟悉了再用“服务核心”。另外一定要记住Windows Server默认不开启远程管理需要进入Server Manager里把“本机远程管理”打开设置好防火墙策略才能真正实现远程管理。6. 期末和408备考王道怎么配教材笔记怎么查漏补缺6.1 王道408和经典教材怎么搭配如果时间允许操作系统经典的教材像汤小丹版《计算机操作系统》和《操作系统精髓与设计原理第九版》应该精读一遍。但备考来说王道408的题量更大、重点更突出更适合用来刷题。我自己复习的时候是先以王道为主线把知识点过一轮然后回到教材去查原理尤其是一些容易出填空题的细节比如调度算法的平均等待时间计算、银行家算法的安全性判断。真题做得多了你会发现这些细节非常需要教材的原始表述来支撑。汤小丹版教材附带的习题答案很有参考价值特别是“哲学家进餐问题”“读者写者问题”这类经典同步问题理解其解法之后再来做王道上的变形题基本就能举一反三。还有《操作系统精髓与设计原理》第九版的英文版如果你英语能力可以强烈建议配合阅读。它能帮你理解中文教材里被翻译得有些生硬的概念比如“spooling技术”真正讲的是什么。6.2 我的复习节奏和知识点自查清单操作系统这门课知识点太密我复习了三轮才觉得自己勉强过关。第一轮是“搭框架”花两三天时间把所有章节的标题和核心概念理出来配上面的那张思维导图。这轮的目标就是知道这门课在讲什么哪章跟哪章有关系不追求记住细节。第二轮是“攻重点”按照进程管理、内存管理、文件管理、I/O管理、死锁这几大块逐个击破。每一块要配合王道视频课和习题做错的地方回到教材原文看原理。死锁这块我额外画了资源分配图来判断死锁这个方法特别实用几乎能应对所有死锁相关的大题。第三轮是“做真题”把近十年的真题按题型整理成Excel表格统计哪些知识点重复考得多。结果发现调度算法、页面置换算法、PV操作几乎每年必考。我就把这几项单独拎出来重点背制成了简版自查表进程状态转换图能默画出来吗银行家算法能够手推安全序列吗页面置换算法FIFO/LRU/OPT能算出缺页次数吗磁盘调度算法先来先服务/扫描/电梯能算出总寻道长度吗中断和系统调用的区别能说清楚吗文件系统索引节点的原理能讲明白吗只要你一条条过下来默写、动手算一遍操作系统这门课基本就稳了。6.3 复习时踩过的两个坑提醒你别再踩第一个坑是只看视频不做题。操作系统这种课听课觉得都会一做题就露馅。尤其是调度算法和内存管理部分的计算题不亲手按计算器算一遍考试的时候时间复杂度你都会算错。我不夸张地说有一次我看了三遍调度视频结果模拟题里一道多级反馈队列题目算出来少了一个时间片翻了半天才发现是FCFS阶段的排队顺序没搞清楚。动手做题真的比看视频重要十倍。第二个坑是不重视系统调用的概念。考试里系统调用和中断的区别是高频考点但我复习第一轮时直接把这一节略过了直到做真题才发现考察得非常细。系统调用是用户程序请求操作系统服务的唯一合法方式比如读文件、开进程、调用网络接口而中断是硬件或异常触发的事件两者完全不是一个层级的东西。如果笔记里缺了这块一定要补上别觉得它简单就跳过。最后分享一个我自己的小习惯每整理完一个大章节我会在笔记最后面留一页“随口能说斩钉截铁”的清单这一页只记录8到10个特别容易混淆的结论。比如“PCB是进程存在的唯一标志”“管程是语言或内核提供的同步机制信号量是操作系统原语”“中断向量表是内核建立的一张登记表”这类短句。每次翻笔记时只翻这一页考前最后一天也只看这一页。这个方法帮我稳住了很多容易丢的细节分你也可以试试。