操作系统百科

操作系统不是”老学问”。它是所有上层软件的地基——数据库的事务、分布式系统的一致性、网络栈的吞吐、容器的隔离、AI 的算力调度，全都落在它的抽象之上。可惜中文互联网上关于 OS 的深度材料，要么停留在教材，要么散落在一些晦涩的源码笔记里。本系列尝试补这个空白。

110 篇长文，从”什么是操作系统”谈起，逐层下到调度器、虚拟内存、文件系统与 I/O、内核并发、中断与时钟、启动与 ABI、可观测性、安全与隔离，最后展望 OS 的下一个十年。每一篇都对着 Linux 6.x 主线源码做实证分析，对关键分歧引入 FreeBSD、XNU、Windows、Zephyr/QNX 的对照视角。我们不做 man page 翻译，不做教科书搬运。

本系列假设你能读 C/Go/Rust，了解 CPU 缓存、虚拟内存、系统调用等基础概念；如果你读过本站的 分布式系统百科、存储百科 或 网络工程百科，阅读体验会更好。

子系列 A · 操作系统思想与边界

1. 什么是操作系统 — 从 monitor 到微内核再到 unikernel，OS 的职责清单
2. Unix 谱系与设计遗产 — Multics、Unix V6/V7、BSD、Plan 9、Linux
3. 宏内核 vs 微内核 — Tanenbaum-Torvalds 论战三十年后的工程结论
4. 特权级与硬件隔离 — ring0/SMM/EL/SMEP/SMAP/PKU/CET
5. 系统调用 ABI — x86_64/arm64/riscv/NT 的 syscall 路径
6. 内核与用户态的契约 — copy_from_user、SMAP、pin_user_pages
7. POSIX 神话 — fork、信号、IOCP、kqueue
8. OS 工程常识错觉 — 零拷贝、微内核、实时、协程的若干神话

子系列 B · 进程、线程与任务模型

9. 进程与 fork/exec 的历史包袱
10. 线程模型：1:1 / N:1 / M:N 与虚拟线程
11. task_struct 解剖
12. 进程生命周期
13. 信号：Unix 最拧巴的抽象
14. 管道、FIFO、socketpair
15. 共享内存：SysV / POSIX / memfd
16. 消息队列与 mqueue
17. namespace：容器的内核根基
18. cgroup v2：资源控制的统一模型

子系列 C · 调度器深度

19. 调度理论：从 FCFS 到 EDF
20. CFS 内部
21. EEVDF：取代 CFS 的新调度器
22. 实时调度与 PREEMPT_RT
23. SCHED_DEADLINE 与 CBS
24. 多核负载均衡
25. HMP 异构调度：big.LITTLE 与 Intel P+E
26. 调度延迟分析
27. 空闲管理与 cpuidle
28. 频率调节：schedutil 为什么赢

子系列 D · 虚拟内存

29. 虚拟内存模型
30. x86_64 多级页表与 LA57
31. ARMv8 翻译体制
32. TLB 工程
33. mm_struct 与 VMA
34. 缺页：major/minor/COW/userfault
35. 页缓存（VM 视角）
36. 内存回收与 MGLRU
37. 交换：swap/zram/zswap
38. OOM Killer 与 systemd-oomd
39. NUMA
40. HugeTLB 与 THP

子系列 E · 内核内存分配器

41. Buddy 系统
42. Slab / SLUB / SLOB
43. vmalloc、kmap、ioremap
44. per-CPU 变量
45. KASAN、KFENCE、kmemleak
46. 用户态分配器对比

子系列 F · 文件系统与 VFS

47. VFS 四层抽象
48. 路径名解析与 RCU walk
49. fd 表与 struct file
50. 文件锁：flock / fcntl / OFD
51. xattr / ACL / capabilities
52. fanotify / inotify / fsnotify
53. OverlayFS 与容器镜像
54. FUSE 性能天花板

子系列 G · I/O 子系统

55. VFS I/O 路径
56. POSIX AIO 与 libaio 的历史包袱
57. io_uring 内核内部
58. epoll 内部
59. select / poll：该退场的两位
60. signalfd / eventfd / timerfd / pidfd
61. splice / tee / vmsplice
62. 异步 I/O 模型 benchmark

子系列 H · 并发、同步与内核锁

63. Linux 内核内存模型 LKMM
64. 原子 RMW 与硬件原语
65. spinlock 家族
66. mutex 与 rwsem
67. RCU 深度
68. seqlock
69. percpu_refcount 与引用计数
70. futex
71. 优先级反转
72. 内核并发的形式化验证

子系列 I · 中断、时钟与低层机制

73. 中断架构
74. softirq / tasklet / workqueue
75. 线程化中断
76. hrtimer 与 timer wheel
77. NO_HZ tickless 内核
78. clocksource 与时间源
79. CPU 热插拔
80. 电源管理

子系列 J · 启动、内核模块与 ABI

81. 从加电到 PID 1
82. initramfs 与 dracut
83. ELF 加载与动态链接
84. vDSO
85. 内核模块生态
86. 稳定与不稳定 ABI

子系列 K · 可观测性与调试

87. ftrace
88. perf 子系统
89. eBPF 核心
90. kprobe / uprobe / fprobe
91. kdump / crash / ramoops
92. lockdep / kcsan / kfence
93. 内核日志与 printk
94. /proc 与 /sys

子系列 L · 安全与隔离

95. POSIX capabilities
96. seccomp-bpf 与 Landlock
97. SELinux 与 AppArmor
98. IMA / EVM / dm-verity / fs-verity
99. KASLR、KPTI 与投机执行缓解
100. 容器隔离强度
101. 虚拟化基础：VMX / SVM / EPT
102. KVM 架构与 vhost

子系列 M · OS 前沿与未来

103. FreeBSD / OpenBSD 对照
104. Windows NT 内核对照
105. 实时 OS 巡礼
106. Unikernel
107. Rust for Linux
108. 机密计算 OS
109. 可拆分 OS 与远程内存
110. OS 的下一个十年

写作状态

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延伸阅读

• 分布式系统百科 — 单机之上的共识、复制、事务
• 存储百科 — 块层、文件系统、LSM/B-tree 引擎
• 网络工程百科 — 协议栈、socket、XDP、CDN
• 算法与数据结构百科 — 并发数据结构、lock-free
• 系统架构百科 — 性能建模、容量规划、架构模式
• post/linux/ 下的历史笔记（allocator-arena、ebpf、iouring-production 等）是本系列许多章节的”案例库”，文章中会交叉引用。