LINUX-DEV-KERN. Разработка модулей ядра Linux [2022] [Высшая инженерная школа СПбПУ] [Егор Орлов]

LINUX-DEV-KERN. Разработка модулей ядра Linux [2022]
Высшая инженерная школа СПбПУ (Санкт-Петербургский Политехнический Университет)
Егор Орлов

Курс "Разработка модулей ядра Linux" посвящен изучению основных принципов функционирования ядра ОС Linux, способам расширения функциональности ядра с помощью модулей, принципам взаимодействия с подсистемами ядра и компонентами аппаратного обеспечения. Большое внимание уделяется синхронизации доступа к данным, управлению памятью и эффективности использования процессорного времени.

После окончания данного курса слушатели будут обладать знаниями по следующим направлениям:
1. Основные принципы функционирования ядра ОС;
2. Настройка параметров, компиляция и сборка ядра;
3. Структура модуля ядра, управление функционированием модулей;
4. Отладка и получение информации о состоянии модуля;
5. Взаимодействие модуля с другими компонентами ядра;
6. Взаимодействие модуля с аппаратным обеспечением.

К числу полученных практических навыков, полученных после окончания данного курса, следует отнести:
1. Проектирование и реализацию модулей ядра Linux.

Спойлер: Содержание

Модуль 1. Архитектура ядра Linux.

• Классификация ядер ОС.
• Основные принципы работы ядра Linux.
• Структура ядра Linux.

Модуль 2. Компиляция, сборка и установка ядра.

• Сбор сведений о системе.
• Конфигурирование ядра.
• Компиляция и сборка ядра.
• Установка ядра и конфигурирование загрузчика.
• Настройка параметров времени выполнения.

Модуль 3. Основные сведения о модулях ядра.

• Структура модуля.
• Параметры модуля.
• Компиляция модуля.
• Установка и управление модулями.

Модуль 4. Отладка модулей.

• Вывод отладочных сообщений.
• Сообщения “kernel oops”.
• Интерфейс с файловой системой procfs.
• Использование отладчиков.

Модуль 5. Символьные устройства.

• Основные структуры данных.
• Регистрация символьного устройства.
• Реализация интерфейса с файловой системой.
• Реализация вызова ioctl.

Модуль 6. Реализация моделей ввода-вывода.

• Блокируемый ввод-вывод.
• Неблокируемый ввод-вывод.
• Синхронное мультиплексирование.
• Ввод-вывод, управляемый сигналом.

Модуль 7. Синхронизация доступа к данным.

• Спин – блокировки.
• Мьютексы.
• Seqlock –блокировки.
• Атомарные переменные.

Модуль 8. Измерение времени.

• Таймерные тики.
• Циклы процессора.
• Системное время.

Модуль 9. Функции отложенного выполнения.

• Таймеры.
• Тасклеты.
• Очереди выполнения.

Модуль 10. Управление памятью ядра.

• Распределение памяти в ядре.
• Выделение произвольных областей памяти.
• Создание и управление кэшами объектов.
• Операции со страницами памяти.

Модуль 11. Взаимодействие с аппаратными устройствами.

• Операции с портами ввода-вывода.
• Ввод-вывод, отображённый на память.
• Регистрация обработчиков прерываний.
• Ввод-вывод, управляемый прерываниями.

Продажник