Inti dan Driver Perangkat GNU/Linux Tertanam

Prerequisites:

• Kebiasaan dasar menggunakan sistem GNU/Linux sebagai pengguna akhir
• Kebiasaan dasar dengan shell baris perintah
• Pengetahuan dasar tentang pengembangan ruang pengguna (user space)/aplikasi
• Pengetahuan pemrograman C tingkat menengah
• Harus telah menghadiri Arsitektur Sistem GNU/Linux Tertanam sebelumnya (sangat disarankan!) dan/atau memiliki pemahaman yang baik tentang topik-topik yang dijelaskan di sana

Overview:

Deskripsi

Pelatihan 5 hari ini menggunakan latihan praktis dikombinasikan dengan instruksi untuk mengilustrasikan konsep inti GNU/Linux dan pengembangan driver perangkat. Pelatihan ini dirancang untuk membuat Anda cepat mahir. Kami menjelaskan proses, konsep, dan perintah yang diperlukan untuk menulis driver perangkat GNU/Linux melalui kombinasi teori dan pelatihan langsung di tempat kerja.

Jangan menemukan kembali roda, tetapi belajarlah dari pelatih yang berpengalaman dan bawa pulang pengetahuan yang dapat digunakan serta kemampuan untuk memanfaatkannya secara efektif dalam proyek pengembangan tertanam Anda sendiri.

Siapa yang harus hadir?

Orang-orang yang tertarik atau ditugaskan untuk mengembangkan atau mengevaluasi pengembangan driver perangkat GNU/Linux, seperti insinyur perangkat lunak, insinyur lapangan, manajer (proyek), dan insinyur perangkat keras.

Course Outline:

Pendahuluan

• sejarah singkat GNU/Linux
• lisensi
• penomoran versi kernel
• siklus rilis
• pohon kernel
• jalur utama (mainline)
• kernel vs ruang pengguna
• mekanisme vs kebijakan
• alternatif driver kernel
• RTOS vs Linux

Manajemen Memori

• memori virtual vs memori fisik
• alokasi memori di kernel
• halaman (pages)
• zona
• API
• slab

Patch Kernel

• siklus hidup
• git
• sumber kernel
• membuat patch
• memeriksa patch
• memperbaiki patch
• mengirimkan patch
• kode yang diaudit

Modul Kernel

• mengambil sumber kernel
• mengonfigurasi/membangun/menginstal
• driver perangkat (terkompilasi statis, dimuat saat runtime)
• init/exit
• lisensi
• EXPORT_SYMBOL GPL
• makefile luar pohon (out of tree)
• alat modul-init
• modul di dalam pohon kernel
• Kconfig
• pengiriman parameter
• sparse

Driver Karakter

• arsitektur
• antarmuka pengguna/kernel
• sub-sistem I/O
• VFS
• sysfs (perangkat, bus, driver, kelas),
• kobject/ktype/kset
• model driver kernel Linux
• berkas perangkat
• driver karakter
  • inisialisasi
  • registrasi
  • buka, tutup
  • cdev, cdev add, cdev del,...
  • angka major/minor
  • udev, udevmonitor, udevadm

Operasi Driver Karakter Lanjutan

• ioctl
• unlocked ioctl
• compat ioctl
• API ruang pengguna
• API ruang kernel
• siklus hidup proses
• tertidur/memblokir
• tertidur/bangun
• antrian tunggu (wait queue)
• thundering herd
• poll/select

Debugging Kernel

• debugging
• debugging kernel
  • pencarian biner dengan git
  • dukungan debugging dari kernel
  • printk syslogd, klogd, tingkat log, batas laju, tingkat debug, subsystem debug selektif
  • debugging dengan querying debugfs
  • debugging oops, asserting oops
  • Tombol Magic SysRq
  • kgdb/kdb
  • JTAG

Pelacakan (Tracing)

• gcov
• lcov
• oprofile
• ftrace
  • nop tracer
  • function tracer
  • sched switch tracer
  • function graph tracer
  • dynamic tracer
• trace-cmd/kernelshark
• perf
• LTTng

Interupsi

• interupsi vs polling
• interupsi
• bagian program
• reentrancy
• peristiwa
• handler interupsi
• handler interupsi bersama
• alur interupsi
• kontrol interupsi

Penundaan Pekerjaan (Deferring Work)

• bagian atas/bawah (top/bottom halves)
• softirq
• tasklets
• antrian kerja (work queues)
• interupsi beruntun (threaded interrupts)

Konkurensi (Concurrency)

• area/bagian kritis (critical region/section)
• atomik
• kondisi balapan (race condition)
• sinkronisasi
• penguncian (locking)
• solusi penguncian
• kebuntuan (deadlock)
• kontensi (contention)
• apa yang harus dikunci?
• apa yang bisa digunakan?
  • operasi atomik
  • spin lock
  • spin lock pembaca-penulis
  • semaphore
  • binary semaphore
  • mutex
  • semaphore pembaca-penulis
  • variabel penyelesaian (completion variables)
  • lock sekuensial
  • menonaktifkan preempsi
  • pemesanan dan penghalang (barriers)

Waktu

• HZ
• Jiffies
• penundaan besar/kecil
• timer kernel

I/O Perangkat Keras

• Port I/O
• Memori I/O
• Bagaimana menangani efek samping saat mengakses register?

Komunikasi User-Kernel

• put(get)_user()
• copy to(from)_user()
• I/O Kernel
• pemetaan memori
• procfs
• sysfs
• debugfs
• relayfs
• netlink
• ioctl

Portabilitas

• ukuran kata (word size)
• tipe tak transparan (opaque types)
• karakter signed/unsigned
• penataan data (data alignment)
• promosi integral
• penggunaan ulang kode
• endianess
• tick sistem
• ukuran halaman
• pemesanan instruksi
• SMP/preempsi/memori tinggi

Kecuali jika dicantumkan lain, konten dan silabus kursus ini dilisensikan di bawah Atribusi-NonKomersial-ShareAlike 4.0 Internasional (CC BY-NC-SA 4.0).