Sistemas Operacionais

TL;DR

Galho de Ciência da Computação sobre a teoria do software que fica entre seus programas e o hardware — o sistema operacional. Cobre as abstrações que ele inventa (processos, threads, memória virtual, arquivos), os mecanismos com que as sustenta (system calls, escalonamento, paginação, I/O, journaling) e a divergência entre os SOs reais (Linux, Windows, macOS). Não é “como usar o Linux” — é como o SO funciona por dentro e por que isso explica metade dos problemas de performance que você vai debugar.

Sobre este galho

Este é o andar conceitual: os mecanismos do kernel que sobrevivem à troca de SO. Quando um endpoint está lento e o EXPLAIN do banco diz 20ms, a resposta costuma estar aqui — page fault, context switch, I/O wait, swap.

Fronteiras (linka, não duplica):

• Usar o SO (Linux na prática, Docker, K8s, WSL) → Linux / Infraestrutura. Aqui é a teoria.
• Concorrência pelo ângulo de sincronização (locks, modelos, race conditions) → Concorrência e Paralelismo. Aqui, threads/scheduling pelo ângulo do mecanismo do kernel.
• Memória e GC do runtime gerenciado → JVM por dentro.
• Buffer pool, WAL e durabilidade do banco → Banco de Dados (o page cache e o journaling resolvem o mesmo problema).
• Sockets e I/O não-bloqueante → Redes e Protocolos.
• Anéis de proteção e criptografia a fundo → futuro galho de Segurança Conceitual (mencionados em prosa).

Audiência: dev senior em preparação para entrevista internacional. Cada nota tem seção “Em entrevista” com frases prontas em inglês e vocabulário técnico PT→EN. (O tema cai parcialmente em entrevista, mas é fundamento real.)

Iniciado — o que o SO é e suas abstrações

1. 01 - O que é um sistema operacional — gerenciador de recursos × máquina estendida; kernel × user space; modo kernel × usuário.
2. 02 - System calls e a fronteira kernel-usuário — a interface do SO, trap/interrupção, o custo da transição.
3. 03 - Processos — PCB, espaço de endereço, fork/exec, estados, hierarquia, zumbis.
4. 04 - Threads na ótica do sistema operacional — kernel × user threads, modelo M:N, TCB; linka Concorrência.

Adepto — escalonamento e memória

5. 05 - Escalonamento de CPU — FCFS/SJF/round-robin/prioridade/MLFQ, métricas, o CFS do Linux.
6. 06 - Memória - do endereço lógico ao físico — relocação, proteção, segmentação, fragmentação.
7. 07 - Memória virtual e paginação — páginas/frames, page table, MMU, TLB, page fault, demand paging.
8. 08 - Substituição de páginas e thrashing — LRU/clock/optimal, working set, thrashing, page cache.
9. 09 - Comunicação entre processos (IPC) — pipes, sockets, shared memory, filas, sinais.

Magus — I/O, arquivos e o resto

10. 10 - I-O e o subsistema de entrada e saída — drivers, interrupção×polling, DMA, blocking/non-blocking/async.
11. 11 - Sistemas de arquivos — inodes, alocação, metadados, hard×soft links, VFS.
12. 12 - Journaling, consistência e durabilidade — journaling, copy-on-write, fsync, page cache; linka WAL do banco.
13. 13 - Virtualização e containers — VM (hypervisor) × containers (namespaces + cgroups); linka Infraestrutura.
14. 14 - Sistemas operacionais em entrevista — o SO em system design e debugging, inglês, vocabulário, armadilhas.

Rotas alternativas

O essencial em entrevista

01 → 03 → 05 → 07 → 08 → 14. Abstração, processos, escalonamento, memória virtual, thrashing e o capstone.

Memória a fundo

06 → 07 → 08 → 12. Do endereço lógico ao journaling, passando por paginação e page cache.

Por que está lento? (debugging)

05 → 07 → 08 → 10 → 14. Escalonamento, paginação, thrashing, I/O e o método de diagnóstico.

Todas as notas

TABLE fase, status, updated
FROM "03-Dominios/Ciência/Sistemas Operacionais"
WHERE type = "concept"
SORT file.name ASC

Veja também

• Fundamentos (MOC do domínio)
• Concorrência e Paralelismo — threads, scheduling e sincronização pelo ângulo conceitual
• Linux — usar o SO na prática
• Banco de Dados — buffer pool, WAL e durabilidade (o mesmo problema do page cache/journaling)
• Dicionário de Ciência da Computação