Internele Nucleului GNU/Linux și Driverele de Dispozitive

Prerequisites:

• Cunoștințe de bază despre utilizarea unui sistem GNU/Linux ca utilizator final
• Cunoștințe de bază despre utilizarea unui shell de linie de comandă
• Cunoștințe de bază despre dezvoltarea în spațiul utilizatorului / aplicații
• Cunoștințe intermediare de programare în C
• Ar trebui să fi participat la Arhitectura Sistemelor Embedded GNU/Linux înainte (foarte recomandat!) și/sau să aveți o bună înțelegere a subiectelor prezentate acolo

Overview:

Descriere

Acest curs de 5 zile folosește exerciții practice combinate cu instruire pentru a ilustra conceptele legate de internele nucleului GNU/Linux și dezvoltarea driverelor de dispozitive. Este conceput pentru a vă aduce rapid la același nivel. Descriem procesele, conceptele și comenzile necesare pentru a scrie drivere de dispozitive GNU/Linux printr-o combinație de teorie și formare practică.

Nu reinventați roata, ci învățați de la un trainer experimentat și luați acasă o cunoaștere funcțională și capacitatea de a o folosi eficient în propriul proiect de dezvoltare embedded.

Cine ar trebui să participe?

Persoane interesate sau însărcinate cu dezvoltarea sau evaluarea driverelor de dispozitive GNU/Linux, cum ar fi ingineri de software, ingineri de teren, manageri (de proiect), ingineri de hardware.

Course Outline:

Introducere

• istoric rapid al GNU/Linux
• licențiere
• versiuni ale nucleului
• ciclul de lansare
• arbori de nucleu
• linia principală
• nucleu vs. spațiul utilizatorului
• mecanism vs. politică
• alternative la driverele de nucleu
• RTOS vs. Linux

Gestionarea Memoriei

• Memorie virtuală vs. memorie fizică
• alocarea memoriei în nucleu
• pagini
• zone
• API
• slab

Patch-uri pentru Nucleu

• ciclul de viață
• git
• sursele nucleului
• crearea unui patch
• verificarea patch-ului
• corectarea patch-ului
• trimiterea patch-ului
• cod auditizat

Module de Nucleu

• obținerea surselor nucleului
• configurare/compilare/instalare
• drivere de dispozitive (legate static, încărcate la runtime)
• init/exit
• licențiere
• EXPORT SYMBOL GPL
• makefile în afara arborelui
• module-init-tools
• modul în arborele nucleului
• Kconfig
• transmiterea parametrilor
• sparse

Drivere de Caracter

• arhitectura
• interfața utilizator/nucleu
• subsistemul I/O
• VFS
• sysfs (dispozitive, bus, drivere, clase),
• kobject/ktype/kset
• modelul de driver al nucleului Linux
• fișiere de dispozitive
• driver de caracter
  • inițializare
  • înregistrare
  • open, release
  • cdev, cdev add, cdev del,...
  • numere major/minor
  • udev, udevmonitor, udevadm

Operații Avansate cu Drivere de Caracter

• ioctl
• ioctl neblocat
• ioctl compatibil
• API spațiul utilizatorului
• API spațiul nucleului
• ciclul de viață al procesului
• somn/blocare
• somn/trezire
• coadă de așteptare
• efectul de turmă
• poll/select

Depanarea Nucleului

• depanare
• depanarea nucleului
  • căutare binară cu git
  • suport de depanare din nucleu
  • printk syslogd, klogd, niveluri de log, limită de rată, niveluri de depanare, subsisteme selective de depanare
  • depanare prin interogarea debugfs
  • depanare oops, generare oops
  • Magic SysRq Key
  • kgdb/kdb
  • JTAG

Trasare

• gcov
• lcov
• oprofile
• ftrace
  • tracer nop
  • tracer de funcții
  • tracer de comutare de planificare
  • tracer de grafic de funcții
  • tracer dinamic
• trace-cmd/kernelshark
• perf
• LTTng

Interrupturi

• interrupturi vs. polling
• interrupt
• secțiuni de program
• reentranță
• evenimente
• handler de interrupt
• handler de interrupt partajat
• fluxul de interrupt
• controlul de interrupt

Amânarea Lucrării

• jumătăți superioare/inferioare
• softirqs
• tasklets
• cozi de lucru
• interrupturi cu fire

Concurrency

• regiune/secțiune critică
• atomic
• condiție de cursă
• sincronizare
• blocare
• soluții de blocare
• blocaj
• contenciune
• ce să blochezi?
• ce poate fi folosit?
  • operații atomice
  • spin locks
  • spin locks de tip reader-writer
  • semafor
  • semafor binar
  • mutex
  • semafor de tip reader-writer
  • variabile de completare
  • blocuri secvențiale
  • dezactivarea preempției
  • ordonare și bariere

Timp

• HZ
• Jiffies
• întârzieri mari/mici
• temporizatoare de nucleu

I/O Hardware

• Porturi I/O
• Memorie I/O
• Cum să gestionăm efectele laterale la accesarea registrelor?

Comunicare Utilizator-Nucleu

• put(get)_user()
• copy to(from)_user()
• I/O Nucleu
• maparea memoriei
• procfs
• sysfs
• debugfs
• relayfs
• netlink
• ioctl

Portabilitate

• dimensiunea cuvântului
• tipuri opace
• char semnat/nesemnat
• alinierea datelor
• promovarea integrală
• reutilizarea codului
• endianess
• tick-ul sistemului
• dimensiunea paginii
• ordonarea instrucțiunilor
• SMP/preempție/memorie mare

Exceptând cazurile în care se specifică altfel, conținutul și această descriere a cursului sunt licențiate sub Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0).