大学四年我是怎么写操做系统和计算机网络的？掏心掏肺的分享！

最近收到很多读者留言，关于怎么学「操做系统」和「计算机网络」的留言，小林写这一块的内容也有半年多了，啃很是多的书，也看了不少视频，有好的有差的，今天就掏心掏肺地分享给你们。

操做系统和计算机网络有多重要呢？若是没有操做系统，咱们的手机和电脑能够说是废铁了，天然它们都没有使用价值了，另外若是没有计算机网络，咱们的手机和电脑就是一座「孤岛」了，孤岛的世界很单调，也没有什么色彩，也正是由于计算机网络，才创造出这么丰富多彩的互联网世界。

身为程序员的咱们，那更应该深入理解和掌握它们，虽然咱们平常 CURD 的工做中，即便不熟悉它们，也不妨碍咱们写代码，可是当出现问题时，没有这些基础知识，你是无厘头的，根本没有思路下手，这时候和别人差距就显现出来了，能够说是程序员之间的分水岭。

事实上，咱们工做中会有大量的时间都是在排查和解决问题，编码的时间其实比较少，若是计算机基础学的很扎实，虽然不敢保证咱们能 100% 解决，可是至少遇到问题时，咱们有一个排查的方向，或者直接就定位到问题所在，而后再一步一步尝试解决，解决了问题，天然就体现了咱们自身的实力和价值，职场也会越走越远。

我本身工做中就深入体会到了它们多重要性，我最近项目就遇到 TCP 比较底层的问题，咱们的一个 Web 服务运行久以后，就没法与客户端正常创建链接了，使用 tcpdump 抓包发现 TCP 三次握手过程当中，服务端把客户端握手过程当中最后 1 个 ack 给丢掉了。

刚开始以为很是的莫名奇妙，后面想起本身写过一篇 TCP 半链接和全链接队列的文章，就往这个方向排查问题，因而执行 netstat -s 命令查看 TCP error 相关的信息，发现 TCP 全链接队列溢出了，接着再经过 ss -lnt 命令进一步确认，当前 TCP 全链接队列确实超过了 TCP 全链接队列最大值，这个问题就很快定位出来了。

另外，当 TCP 全链接队列溢出后，因为 tcp_abort_on_overflow 内核参数默认为 0，因此服务端会丢掉客户端发过来的 ack，若是你把该参数设置为 1，那现象将变成，服务端会给客户端发送 RST 报文，废弃掉链接。

那要扩大全链接队列也不难，TCP 全链接队列最大值取决于 somaxconn 和 backlog 之间的最小值，也就是 min(somaxconn, backlog)，其中 somaxconn 是内核参数，而 backlog 是咱们程序 listen 方法中指定的参数。

上面这个小例子，很明显是没法经过看应用层的代码来解决的，必须了解 TCP 的机制，才能找到解决之道。

铺垫了那么多，接下里进入正题。

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计算机网络怎么学？

计算机网络相比操做系统好学很是多，由于计算机网络不抽象，你要想知道网络中的细节，你均可以经过抓包来分析，并且无论是手机、我的电脑和服务器，它们所使用的计算网络协议是一致的。

也就是说，计算机网络不会由于设备的不一样而不一样，你们都遵循这一套「规则」来相互通讯，这套规则就是 TCP/IP 网络模型。

OSI 参考模型与 TCP/IP 的关系

TCP/IP 网络参考模型共有 4 层，其中须要咱们熟练掌握的是应用层、传输层和网络层，至于网络接口层（数据链路层和物理层）咱们只须要作简单的了解就能够了。

对于应用层，固然重点要熟悉最多见的 HTTP 和 HTTPS，传输层 TCP 和 UDP 都要熟悉，网络层要熟悉 IPv4，IPv6 能够作简单点了解。

我以为学习一个东西，就从咱们常见的事情开始着手。

好比， ping 命令能够说在咱们判断网络环境的时候，最常使用的了，你能够先把你电脑 ping 你舍友或同事的电脑的过程当中发生的事情都搞明白，这样就基本知道一个数据包是怎么转发的了，因而你就知道了网络层、数据链路层和物理层之间是如何工做，如何相互配合的了。

搞明白了 ping 过程，我相信你学起 HTTP 请求过程的时候，会很快就能掌握了，由于网络层如下的工做方式，你在学习 ping 的时候就已经明白了，这时就只须要认真掌握传输层中的 TCP 和应用层中的 HTTP 协议，就能搞明白访问网页的整个过程了，这也是面试常见的题目了，毕竟它能考察你网络知识的全面性。

重中之重的知识就是 TCP 了，TCP 无论是创建链接、断开链接的过程，仍是数据传输的过程，都不能放过，针对数据可靠传输的特性，又能够拆解为超时从新、流量控制、滑动窗口、拥塞控制等等知识点，学完这些只能算对 TCP 有个「感性」的认识，另外咱们还得知道 Linux 提供的 TCP 内核的参数的做用，这样才能从容地应对工做中遇到的问题。

接下来，推荐我看过并以为不错的计算机网络相关的书籍和视频。

入门系列

此系列针对没有任何计算机基础的朋友，若是已经对计算机轻车熟路的大佬，也不要忽略，不妨看看我推荐的正确吗。

若是你要入门 HTTP，首先最好书籍就是《图解 HTTP》了，做者真的作到完彻底全的「图解」，小林的图解功夫仍是从这里偷学到很多，书籍不厚，相信优秀的你，几天就能够看完了。

《图解 HTTP》

若是要入门 TCP/IP 网络模型，我推荐的是《图解 TCP/IP》，这本书也是以大量的图文来介绍了 TCP/IP 网络模式的每一层，可是这个书籍的顺序不是从「应用层 —> 物理层」，而是从「物理层 -> 应用层」顺序开始讲的，这一点我以为不太好，这样一上来就把最枯燥的部分讲了，很容易就被劝退了，因此我建议先跳过前面几个章节，先看网络层和传输层的章节，而后再回头看前面的这几个章节。

《图解 TCP/IP》

另外，你想了解网络是怎么传输，那我推荐《网络是怎样链接的》，这本书相对比较全面的把访问一个网页的发生的过程讲解了一遍，其中关于电信等运营商是怎么传输的，这部分你能够跳过，固然你感兴趣也能够看，只是我以为不必看。

《网络是怎样链接的》

若是你以为书籍过于枯燥，你能够结合 B 站《计算机网络微课堂》视频一块儿学习，这个视频是湖南科技大学老师制做的，PPT 的动图是我见过作的最用心的了，一看就懂的佳做。

《计算机网络微课堂》

B 站视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p=1

深刻学习系列

看完入门系列，相信你对计算机网络已经有个大致的认识了，接下来咱们也不能放慢脚步，马不停蹄，借此机会继续深刻学习，由于隐藏在背后的细节仍是不少的。

对于 TCP/IP 网络模型深刻学习的话，推荐《计算机网络 - 自顶向下方法》，这本书是从咱们最熟悉 HTTP 开始提及，一层一层的说到最后物理层的，有种挖地洞的感受，这样的内容编排顺序相对是比较合理的。

《计算机网络 - 自顶向下方法》

但若是要深刻 TCP，前面的这些书还远远不够，赋有计算机网络圣经的之说的《TCP/IP 详解 卷一：协议》这本书，是进一步深刻学习的好资料，这本书的做者用各类实验的方式来细说各类协议，但不得不说，这本书真的很枯燥，当时我也啃的很难受，可是它质量是真的很高，这本书我只看了 TCP 部分，其余部分你能够选择性看，可是你必定要过几遍这本书的 TCP 部分，涵盖的内容很是全且细。

《TCP/IP 详解 卷一：协议》

要说我看过最好的 TCP 资料，那一定是《The TCP/IP GUIDE》这本书了，目前只有英文版本的，并且有个专门的网址能够白嫖看这本书的内容，图片都是彩色，看起来很舒服很鲜明，小林以前写的 TCP 文章很多案例和图片都是参考这里的，这本书精华部分就是把 TCP 滑动窗口和流量控制说的超级明白，很惋惜拥塞控制部分说的很少。

《The TCP/IP GUIDE》

白嫖站点：http://www.tcpipguide.com/free/t_TCPSlidingWindowAcknowledgmentSystemForDataTranspo-6.htm

固然，计算机网络最牛逼的资料，那一定 RFC 文档，它能够称为计算机网络世界的「法规」，也是最新、最权威和最正确的地方了，困惑你们的 TCP 为何三次握手和四次挥手，其实在 RFC 文档几句话就说明白了。

TCP 协议的 RFC 文档：https://datatracker.ietf.org/doc/rfc1644/

实战系列

在学习书籍资料的时候，无论是 TCP、UDP、ICMP、DNS、HTTP、HTTPS 等协议，最好均可以亲手尝试抓数据报，接着能够用 Wireshark 工具看每个数据报文的信息，这样你会以为计算机网络没有想象中那么抽象了，由于它们被你「抓」出来了，并毫无保留地显如今你面前了，因而你就能够肆无忌惮地「扒开」它们，看清它们每个头信息。

那在这里，我也给你推荐 2 本关于 Wireshark 网络分析的书，这两本书都是同一个做者，书中的案例都是源于做者工做中的实际的案例，做者的文笔至关有趣，看起来堪比小说同样爽，相信你不用一个星期 2 本都能看完了。

《Wireshark 网络分析就这么简单》 与 《Wireshark 网络分析的艺术》

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操做系统怎么学？

操做系统真的能够说是 Super Man，它为了咱们作了很是厉害的事情，以致于咱们根本察觉不到，只有经过学习它，咱们才能深入体会到它的精妙之处，甚至会被计算机科学家设计思想所震撼，有些思想实际上也是能够应用于咱们工做开发中。

操做系统比较重要的四大模块，分别是内存管理、进程管理、文件系统管理、输入输出设备管理。这是我学习操做系统的顺序，也是我推荐给你们的学习顺序，由于内存管理不只是最重要、最难的模块，也是和其余模块关联性最大的模块，先把它搞定，后续的模块学起来我认为会相对轻松一些。

学习的过程当中，你可能会遇到不少「虚拟」的概念，好比虚拟内存、虚拟文件系统，实际上它们的本质上都是同样的，都是向下屏蔽差别，向上提供统一的东西，以方便咱们程序员使用。

还有，你也遇到各类各样的调度算法，在这里你能够看到数据结构与算法的魅力，重要的是咱们要理解为何要提出那么多调度算法，你固然能够说是为了更快更有效率，可是因什么问题而所以引入新算法的这个过程，更是咱们重点学习的地方。

你也会开始明白进程与线程最大的区别在于上下文切换过程当中，线程不用切换虚拟内存，由于同一个进程内的线程都是共享虚拟内存空间的，线程就单这一点不用切换，就相比进程上下文切换的性能开销减小了不少。因为虚拟内存与物理内存的映射关系须要查询页表，页表的查询是很慢的过程，所以会把经常使用的地址映射关系缓存在 TLB 里的，这样即可以提升页表的查询速度，若是发生了进程切换，那 TLB 缓存的地址映射关系就会失效，缓存失效就意味着命中率下降，因而虚拟地址转为物理地址这一过程就会很慢。

你也开始不会傻傻的认为 read 或 write 以后数据就直接写到硬盘了，更不会以为屡次操做 read 或 write 方法性能会很低，由于你发现操做系统会有个「磁盘高速缓冲区」，它已经帮咱们作了缓存的工做，它会预读数据、缓存最近访问的数据，以及使用 I/O 调度算法来合并和排队磁盘调度 I/O，这些都是为了减小操做系统对磁盘的访问频率。

……

还有太多太多了，我在这里就不赘述了，剩下的就交给大家在学习操做系统的途中去探索和发现了。

还有一点须要注意，学操做系统的时候，不要误觉得它是在说 Linux 操做系统，这也是我初学的时候犯的一个错误，操做系统是集合大多数操做系统实现的思想，跟实际具体实现的 Linux 操做系统多少都会有点差异，若是要想 Linux 操做系统的具体实现方式，能够选择看 Linux 内核相关的资料，可是在这以前你先掌握了操做系统的基本知识，这样学起来才能事半功倍。

入门系列

对于没学过操做系统的小白，我建议学的时候，不要直接闷头看书。相信我，你不用几分钟就会打退堂鼓，而后就把厚厚的书拿去垫显示器了，今后再无后续，毕竟直接看书太特喵的枯燥了，固然不如用来垫显示器玩游戏来着香。

B 站关于操做系统课程资源不少，我在里面也看了不一样老师讲的课程，以为比较好的入门级课程是《操做系统 - 清华大学》，该课程由清华大学老师向勇和陈渝授课，虽然咱们上不了清华大学，可是至少咱们能够在网上选择听清华大学的课嘛。课程授课的顺序，就如我前面推荐的学习顺序：「内存管理 -> 进程管理 -> 文件系统管理 -> 输入输出设备管理」。

《操做系统 - 清华大学》

B 站清华大学操做系统视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV1js411b7vg?from=search&seid=2361361014547524697

该清华大学的视频教学搭配的书应该是《现代操做系统》，你能够视频和书籍二者结合一块儿学，好比看完视频的内存管理，而后就看书上对应的章节，这样相比直接啃书相对会比较好。

《现代操做系统》

清华大学的操做系统视频课讲的比较精炼，涉及到的内容没有那么细，《操做系统 - 哈工大》李治军老师授课的视频课程相对就会比较细节，老师会用 Linux 内核代码的角度带你进一步理解操做系统，也会用生活小例子帮助你理解。

《操做系统 - 哈工大》

B 站哈工大操做系统视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV1d4411v7u7?from=search&seid=2361361014547524697

深刻学习系列

《现代操做系统》这本书我感受缺乏比较多细节，说的仍是比较笼统，并且书也好无聊。

推荐一个说的更细的操做系统书 —— 《操做系统导论》，这本书不只告诉你 What，还会告诉你 How，书的内容都是按部就班，层层递进的，阅读起来仍是以为挺有意思的，这本书的内存管理和并发这两个部分说的很棒，这本书的中文版本我也没找到资源，不过微信读书能够免费看这本书。

《操做系统导论》

固然，少不了这本被称为神书的《深刻理解计算机系统》，豆瓣评分高达 9.8 分，这本书严格来讲不算操做系统书，它是以程序员视角理解计算机系统，不仅是涉及到操做系统，还涉及到了计算机组成、C 语言、汇编语言等知识，是一本综合性比较强的书。

《深刻理解计算机系统》

它告诉咱们计算机是如何设计和工做的，操做系统有哪些重点，它们的做用又是什么，这本书的目标其实即是要讲清楚原理，但并不会把某个话题挖掘地过于深刻，过于细节。看看这本书后，咱们就能够对计算机系统各组件的工做方式有了理性的认识。在必定程度上，其实它是在锻炼一种思惟方式 —— 计算思惟。

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最后

好了，小林本次的分享就到这里了，不知道推荐的书和视频是否和你的「口味」，同时也欢迎你在留言区里分享你是怎么学习它们的，又有什么好书推荐给你们呢？