– Drivers Et Programmation Noyau

Présentation du noyau

• Vue d’ensemble du système et rôle du noyau.
• Les sites de référence.
• Spécificités des noyaux 2.6 et 3.x.
• Cycles de développement du noyau, les patchs.
• Mode de fonctionnement (superviseur et utilisateur). Appels système.
• Organisation des sources (Include/linux, Arch, Kernel, Documentation…).
• Principe de compilation du noyau et des modules.
• Les dépendances et symboles.
• Les exportations de symboles.
• Le chargement du noyau (support, argument…).

Les outils utilisables

• Outils de développement (Gcc, Kbuild, Kconfig et Makefile…).
• Outils de débogage (GDB, KGDB, ftrace…).
• Environnement de débogage (Linux Trace Toolkit…).
• Outil de gestion de version (Git…).
• Tracer les appels système (ptrace…).

Gestion des threads, scheduling

• Les différents types de périphériques.
• Contextes de fonctionnement du noyau. Protection des variables globales.
• Représentation des threads (état, structure task_stru, thread_info…).
• Les threads, contexte d’exécution.
• Le scheduler de Linux et la préemption.
• Création d’un thread noyau (kthread_create, wakeup_process…).

Gestion de la mémoire, du temps et de proc

• L’organisation mémoire pour les architectures UMA et NUMA.
• L’espace d’adressage utilisateur et noyau.
• La gestion de pages à la demande (demand paging).
• Allocations mémoire, buddy allocator, kmalloc, slabs et pools mémoire.
• La gestion des accès à la mémoire (les caches et la MMU).
• Les problèmes liés à la sur-réservation de la mémoire.
• Gestion de la mémoire sur x86 et ARM, utilisation des Hugepages.
• Optimisation des appels systèmes (IAPX32, VDSO).
• Synchronisations et attentes dans le noyau, waitqueues, mutex et les completions.
• Les ticks et les jiffies dans Linux.
• L’horloge temps réel, RTC (real Time Clock), implémentation des timers.
• Interface timers haute résolution, estampilles.
• Les outils spécifiques au noyau, listes chaînées, kfifo et container_of.
• L’interface noyau avec /proc par le procfs.

Périphérique en mode caractère

• Ecriture de pilotes de périphériques caractère.
• Le VFS (Virtual File System).
• Les méthodes associées aux périphériques caractères.
• Gestion des interruptions DMA et accès au matériel.
• Enregistrement des pilotes de périphériques de type caractère et optimisations.

Linux Driver Framework – sysfs

• Présentation du framework, kobject, kset et kref.
• Les objets drivers, device driver, bus et class.
• Utilisation et génération des attributs présentés dans le sysfs.
• Interface avec le hotplug, méthodes match, probe et release.
• Gestion du firmware.
• Gestion de l’énergie, méthodes de gestion de l’énergie.

Périphérique en mode bloc et systèmes de fichier

• Principe des périphériques en mode bloc. Enregistrement du driver.
• Callback de lecture et écriture. Support du formatage et opérations avancées.
• Ordonnanceur des entrées-sorties par bloc du noyau.
• Conception des systèmes de fichiers.
• Enregistrement d’un nouveau système de fichiers.

Interfaces et protocoles réseau

• Gestion des interfaces réseau sous Linux.
• Utilisation des skbuff.
• Les hooks netfilter.
• Intégration d’un protocole.

Drivers pour périphériques USB

• Principe des périphériques USB. Interface avec le module USB-core.
• Interaction du périphérique avec le noyau Linux.
• Construction d’un URB (USB Request Block).
• Les gadgets USB.