Réseaux et systèmes

Linux - Drivers & Programmation noyau

4 jour(s) • 28h

Description

Objectif de formation : L'apprenant saura maîtriser le développement de drivers robustes et adaptés aux différentes distributions de Linux

Développeurs Linux/Unix

Bases solides sur Linux/Unix

Compétences en programmation C

Outils de développement
Outils de débogage
Environnement de débogage
Outil de gestion de version
Traçage des appels système
Travaux pratiques : installation de l'ensemble des outils et des sources pour la conception d'un module. Paramétrage vers le chargement automatique de module au boot. Déploiement et test de modules simples

Tour d'horizon des types de périphériques
Fonctionnement du noyau & protection des variables globales
Représentation des threads
Contexte d'exécution
Scheduler de Linux et la préemption
Création d'un thread noyau
Travaux pratiques : conception d'un module de création de thread noyau lors de l'insertion et déchargement lors du rmmod. Ecriture d'un module d'horodatage d'événements à haute précision. Ecriture d'un module d'information sur les structures internes des processus.

Gestion et organisation mémoire pour les architectures UMA et NUMA
Espace d'adressage utilisateur et noyau
Gestion de pages à la demande
Allocations mémoire, buddy allocator, kmalloc, slabs et pools mémoire
Gestion des accès à la mémoire
Problèmes liés à la sur-réservation de la mémoire
Gestion de la mémoire sur x86 et ARM, utilisation des Hugepages
Optimisation des appels systèmes
Synchronisations & attentes dans le noyau
Ticks & Jiffies dans Linux
Horloge temps réel, RTC (real Time Clock), implémentation des timers
Interface timers haute résolution & estampilles
Outils spécifiques au noyau, listes chaînées, kfifo et container_of
Interface noyau avec /proc par le procfs
Travaux pratiques : Usage des timers et des estampilles & implémentation d'un accès au procfs. Mise en œuvre de l'allocation mémoire dans le noyau et optimisation à l'aide des slabs.

Conception de pilotes de périphériques caractère
Virtual File System
Méthodes associées aux périphériques caractères
Gestion des interruptions DMA & accès au matériel
Enregistrement des pilotes de périphériques de type caractère et optimisations
Travaux pratiques : rédaction progressive d'un pilote périphérique en mode caractère. Implémentation des synchronisations d'entrée-sortie entre threads et avec la routine d'interruption. Implémentation de l'allocation mémoire.

Introduction au framework
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
Travaux pratiques : implémentation d'un bus, d'un driver et d'un device driver. Adaptation du pilote de périphériques caractère. Exemple d'utilisation de l'interface.

Principe des périphériques en mode bloc & enregistrement du driver
Callback de lecture et écriture & support du formatage et opérations avancées
Présentation de l'ordonnanceur des entrées-sorties par bloc du noyau
Conception des systèmes de fichiers
Enregistrement d'un nouveau système de fichiers
Travaux pratiques : exemple de pilote complet de périphérique virtuel. Exemple d'un système de fichiers personnalisé.

Gestion des interfaces réseau sous Linux
Utilisation des skbuff
Les hooks netfilter
Intégration d'un protocole
Travaux pratiques : exemple de driver réseau pour périphérique virtuel & implémentation de protocole réseau

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
Travaux pratiques : enregistrement d'un driver USB & écriture d'un driver en mode isochrone