LINUX, Programmation Noyau et drivers

Présentation

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.

Travaux pratiques