Gömülü GNU/Linux Çekirdek İç Yapıları ve Cihaz Sürücüleri

Prerequisites:

• GNU/Linux sistemini bir son kullanıcı olarak kullanmaya temel düzeyde aşinalık
• Komut satırı kabuğuna temel düzeyde aşinalık
• Kullanıcı alanı / uygulama geliştirmeye temel düzeyde bilgi
• Orta düzey C programlama bilgisi
• Önceden Gömülü GNU/Linux Sistem Mimarisi eğitimine katılmış olması (şiddetle tavsiye edilir!) ve/veya orada belirtilen konulara iyi düzeyde hâkim olunması

Overview:

Açıklama

Bu 5 günlük eğitim sınıfı, GNU/Linux çekirdek iç yapıları ve cihaz sürücüsü geliştirme kavramlarını göstermek için uygulamalı alıştırmaları eğitimle birleştirir. Size kısa sürede konuya hâkim olmayı hedefler. GNU/Linux cihaz sürücüleri yazmak için gerekli olan süreçleri, kavramları ve komutları teori ve iş başında eğitimin bir kombinasyonu üzerinden açıklıyoruz.

Tekerleği yeniden icat etmeyin; deneyimli bir eğitmenin bilgilenmesiyle kendi gömülü geliştirme projenizde etkili bir şekilde kullanabileceğiniz uygulanabilir bilgi ve beceriyle evinize dönün.

Katılacaklar Kimler?

GNU/Linux cihaz sürücülerinin geliştirilmesi veya değerlendirilmesi konusunda ilgi duyan veya bu görevi üstlenen yazılım mühendisleri, saha mühendisleri, (proje) yöneticileri ve donanım mühendisleri.

Course Outline:

Giriş

• GNU/Linux'un kısa tarihi
• lisanslama
• çekirdek sürümleme
• yayın döngüsü
• çekirdek ağaçları
• ana dal (mainline)
• çekirdek ile kullanıcı alanı
• mekanizma vs. politika
• çekirdek sürücü alternatifleri
• RTOS vs. Linux

Bellek Yönetimi

• sanal bellek vs. fiziksel bellek
• çekirdek içinde bellek ayırma
• sayfalar
• bölgeler (zones)
• API
• slab

Çekirdek Yaması (Patch)

• yaşam döngüsü
• git
• çekirdek kaynağı
• yama oluşturma
• yama kontrolü
• yama düzeltme
• yama gönderme
• denetlenmiş kod

Çekirdek Modülleri

• çekirdek kaynaklarının alınması
• yapılandırma/derleme/yükleme
• cihaz sürücüleri (statik olarak bağlanmış, çalışma zamanında yüklenen)
• init/exit
• lisanslama
• EXPORT SYMBOL GPL
• ağaç dışında makefile
• module-init-tools
• çekirdek ağacı içindeki modül
• Kconfig
• parametre geçişi
• sparse

Karakter Sürücüleri

• mimari
• kullanıcı/çekirdek arayüzü
• I/O alt sistemi
• VFS
• sysfs (cihazlar, bus, sürücüler, sınıflar),
• kobject/ktype/kset
• Linux çekirdek sürücü modeli
• cihaz dosyaları
• karakter sürücü
• başlatma
• kayıt
• open, release
• cdev, cdev add, cdev del,...
• major/minor numaralar
• udev, udevmonitor, udevadm

Gelişmiş Karakter Sürücü İşlemleri

• ioctl
• unlocked ioctl
• compat ioctl
• kullanıcı alanı API
• çekirdek alanı API
• süreç yaşam döngüsü
• uyku/engelleme
• uyku/uyanma
• bekleme kuyruğu (wait queue)
• kalabalık sürü (thundering herd)
• poll/select

Çekirdek Hata Ayıklama

• hata ayıklama
• çekirdeği hata ayıklama
• git ile ikili arama
• çekirdekten gelen hata ayıklama desteği
• printk, syslogd, klogd, log seviyeleri, hız sınırı, debug seviyeleri, seçici alt sistemler
• debugfs sorgulayarak hata ayıklama
• oops hata ayıklama, oops tetikleme
• Magic SysRq Tuşu
• kgdb/kdb
• JTAG

İzleme (Tracing)

• gcov
• lcov
• oprofile
• ftrace
• nop izleyici
• fonksiyon izleyici
• sched switch izleyici
• fonksiyon grafiği izleyici
• dinamik izleyici
• trace-cmd/kernelshark
• perf
• LTTng

Kesmeler (Interrupts)

• kesmeler vs. polingleme
• kesme
• program bölümleri
• yeniden giriş (reentrancy)
• olaylar
• kesme işleyicisi
• paylaşılan kesme işleyicisi
• kesme akışı
• kesme kontrolü

İşin Ertelemesi (Deferring Work)

• üst/alt yarılar
• softirqs
• tasklets
• iş kuyrukları
• iş parçacıklı kesmeler

Eşzamanlılık (Concurrency)

• kritik bölge/bölüm
• atomik
• yarış durumu (race condition)
• senkronizasyon
• kilitleme
• kilitleme çözümleri
• kilitlenme (deadlock)
• rekabet (contention)
• neyi kilitlemeli?
• ne kullanılabilir?
• atomik işlemler
• spin kilitsleri
• okuyucu-yazar spin kilitsleri
• semaför
• ikili semaför
• mutex
• okuyucu-yazar semaförü
• tamamlanma değişkenleri
• sıralı kilitsler (sequential locks)
• önceliği devre dışı bırakma
• sıralama ve engeller (barriers)

Zaman

• HZ
• Jiffies
• büyük/küçük gecikmeler
• çekirdek zamanlayıcıları

Donanım I/O

• I/O Portları
• I/O Belleği
• Kayıtlara erişirken yan etkilerle nasıl başa çıkılır?

Kullanıcı-Kişisel Arası İletişim

• put(get)_user()
• copy to(from)_user()
• Çekirdek I/O
• bellek eşleme
• procfs
• sysfs
• debugfs
• relayfs
• netlink
• ioctl

Taşınabilirlik

• kelime boyutu
• şeffaf olmayan türler (opaque types)
• işaretli/işaretsiz char
• veri hizalaması
• tamsayı terfi etme (integral promotion)
• kod yeniden kullanımı
• byte sıralama (endianess)
• sistem tikleri
• sayfa boyutu
• talimat sıralama
• SMP/önceliklendirme/yüksek bellek

Aksi belirtilmediği sürece bu içerik ve eğitim içeriği, Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International (CC BY-NC-SA 4.0). lisansı altında lisanslanmıştır.