LFD420 Linux Kernel Internals und Development

Kernel Architektur I

• UNIX und Linux
• Monolithische und Mikro-Kernel
• Objekt-orientierte Methoden
• Kernel-Hauptaufgaben
• Benutzerbereich und Kernelbereich
• Kernel-Modus Linux

Vorschau auf die Kernelprogrammierung

• Error Numbers and Getting Kernel Output
• Task Structure
• Memory Allocation
• Transferring Data between User and Kernel Spaces
• Linked Lists
• String to Number Conversions
• Jiffies

Module

• Module kompilieren
• Module vs. Built-in
• Modul-Dienstprogramme
• Automatisches Loading/Unloading von Modulen
• Anzahl der Modulverwendung
• Modulstruktur
• Modul-Lizenzierung
• Exportieren von Symbols
• Auflösen von Symbols

Kernel Architektur II

• Prozesse, Threads und Tasks
• Prozess-Kontext
• Kernel-Präemption
• Real Time Preemption Patch
• Dynamisches Kernel-Patching
• Laufzeit-Alternativen
• Portierung auf eine neue Plattform

Kernel-Initialisierung

• Überblick über die Systeminitialisierung
• System-Boot
• Das U-Boot für Embedded Systeme

Kernel-Konfiguration und Zusammenstellung

• Installieren und Layouten des Kernel-Source
• Kernel Browsers
• Kernel-Konfigurationsdateien
• Kernel-Erstellung und Make-Dateien
• initrd und initramfs

System Calls

• Was sind Systemaufrufe?
• Verfügbare Systemaufrufe
• Implementierung von Systemaufrufen
• Einfügen eines neuen Systemaufrufs

Kernel-Stil und generelle Überlegungen

• Kodierungsstil
• kernel-doc ** optional
• Verwendung generischer Kernel-Routinen und -Methoden
• Erstellung eines Kernel-Patches
• sparse
• Verwendung von likely() und unlikely()
• Portierbare Codes schreiben, CPU, 32/64-Bit, EndiannessSchreiben für SMP
• Schreiben für Systeme mit hohem Speicherbedarf
• Enegie-Management
• Die Sicherheit im Auge behalten
• Mischen von User- und Kernel-Space-Headern

Race Conditions und Synchronisationsmethoden

• Parallelität und Synchronisationsmethoden
• Atomare Vorgänge
• Bit-Vorgänge
• Spinsperren
• Seqlocks
• Deaktivierung von Preemption
• Mutexes
• Semaphoren
• Vervollständigungsfunktionen
• Lese-Kopie-Aktualisierung (RCU)
• Referenz-Zählungen

SMP und Threads

• SMP-Kernel und Module
• Prozessor-Affinität
• CPUSETS
• SMP-Algorithmen - Scheduling, Locking, etc.
• Pro-CPU-Variablen

Prozesse

• Was sind Prozesse?
• Das Task_Struktur
• Benutzerprozesse und Threads erzeugen
• Erzeugen von Kernel-Threads
• Prozesse und Threads zerstören
• Ausführung von User-Space-Prozessen aus dem Kernel heraus

Prozesslimits und Potential

• Prozess-Grenzwerte
• Kapazitäten

Monitoring und Fehlersuche

• Debuginfo-Packages
• Tracing und Profiling
• sysctl
• SysRq-Schlüssel
• oops-Meldungen
• Kernel-Debugger
• debugfs

Planung

• Hauptaufgaben der Terminierung
• SMP
• Scheduling-Prioritäten
• Zeitsteuerung von Systemaufrufen
• Die Funktion 2.4 schedule()O(1)-Scheduler
• Zeiterfassung und Prioritäten
• Lastenausgleich
• Prioritäts-Inversion und Prioritäts-Vererbung **
• CFS-Zeitplaner
• Berechnung von Prioritäten und fairen Zeiten
• Scheduler-Klassen
• CFS-Scheduler-Details

Speicheradressierung

• Virtuelle Speicherverwaltung
• Systeme mit und ohne MMU und die TLB
• Speicher-Adressen
• Hoch und Tiefspeicher
• Speicherebenen
• spezielle Geräteknoten
• NUMA
• Auslagerung
• Seiten-Tabellen
• Seitenstruktur
• Kernel Samepage Merging (KSM)

Huge Pages

• Unterstützung umfangreicher Seiten
• libhugetlbfs
• Transparente Seiten (Huge Pages)

Speicherverteilung

Anforderung und Freigabe von Seiten

Buddy System

In dieser 4-tägigen Schulung "LFD420 Linux Kernel Internals und Development" erhalten Sie ein fundiertes Verständnis für die Entwicklung im Linux-Kernel. Erforschen Sie die Linux-Architektur, erlernen Sie grundlegende Entwicklungsmethoden für den Kernel und erfahren Sie, wie Sie effektiv mit der Linux-Entwickler-Community zusammenarbeiten können. Dieser Kurs ist optimal für alle, die sich mit dem Linux-Kernel vertraut machen möchten.
Erhalten Sie umfassende Einblicke in die Linux-Architektur, verstehen Sie den Kernel-Algorithmus sowie Hardware- und Speichermanagement. Erlernen Sie Techniken und Strategien für das Debugging und die Modulbildung. Entwickeln Sie die Fähigkeit zur effektiven Zusammenarbeit mit der Kernel-Entwickler-Community und vieles mehr in dieser Schulung.
Die erworbenen Kenntnisse aus dieser Schulung sind auf alle großen Linux-Distributionen anwendbar.

Für eine optimale Teilnahme am Kurs empfehlen wir folgende Vorkenntnisse:

• Sicherer Umgang mit grundlegenden Linux-Dienstprogramme und Texteditoren
• Solide Kenntnisse in der Programmiersprache C

Die Schulung bietet Ihnen eine ausgewogene Mischung aus Theorie und Praxis in einer erstklassigen Lernumgebung. Profitieren Sie vom direkten Austausch mit unseren projekterfahrenen Trainern und anderen Teilnehmern, um Ihren Lernerfolg zu maximieren.

• Entwickler