このインストラクター主導のコースは、経験豊富なプログラマーに組み込みLinuxシステム用のデバイスドライバーを開発する方法を示し、Linuxカーネルの基本的な理解と知識を与えることを目的としています。 RISC-Vベースのエミュレートされた開発ターゲットを備えたハンズオンラボにより、学生はクラスで学んだことを実践できます。
インストラクター主導のコース
Developing Embedded Linux Device Drivers (LFD435)
対象者
このコースは、組み込みLinuxシステム用のデバイスドライバーを開発する必要がある経験豊富な開発者を対象としています。
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学習内容
この資料を習得すると、Linuxで使用されるさまざまな種類のデバイスドライバーに慣れ、デバイスドライバーを作成するときに使用される適切なAPIの多くが紹介されます。これらの概念を説明するためのラボはすべて、ARMハードウェアで実行され、組み込みターゲット用のドライバーのクロスコンパイルと開発に慣れ親しむことができます。
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身につく知識
このコースでは、組み込みLinuxシステム用のデバイスドライバーを開発する準備を行います。
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はじめに
- 対象受講者
- The Linux Foundation
-著作権および機密情報なし
- Linux Foundationトレーニング
- 認定プログラムおよびデジタルバッジ
- Linuxディストリビューション
- システムの準備
- Linuxにおける変化
- ドキュメントとリンク
準備
-カーネルバージョン
-カーネルソースとgitの使用
-ハードウェア
-ステージングツリー
- 演習
OSSプロジェクトでの作業方法**
-コードがどこから来ているかを知る：DCOとCLA
- メインラインの近くでセキュリティと品質を保つ
- プロジェクトのDNAを研究して理解する
- スクラッチするべき部分を見つけ出す
- メンテナーおよび彼らのワークフローやメソッドを特定する
- 早い段階で意見を訊き、オープンに作業する
- 大きなコード ダンプではなく、差分のコードをコントリビュートする
- エゴを捨てよう。敏感にならないように。
- 忍耐強く、長期的な関係を築き、助けの手を差し伸べよう
クロス開発ツールチェーン
-組み込みのLinuxディストリビューションクロスコンパイラ
-リナロ
-CodeSourcery
--crosstool-ng
-ビルドルート
-OpenEmbedded
-Yocto Project
- 演習
QEMU
-なぜQEMUを使用するのですか？
-エミュレートされたアーキテクチャ
-画像フォーマット
- 演習
uSDからのターゲット開発ボードの起動
-SWをuSDカードに取り込む
-フラッシュからの起動
-なぜuSDカードを使用するのは悪い考えですか？
- 演習
イーサネットを介したターゲット開発ボードの起動
-開発するためのより簡単な方法
-TFTPおよびNFSrootを使用したブートシーケンス
-ラボの目的
- 演習
カーネル構成、コンパイル、起動
- 演習
デバイスドライバー
-メカニズムとポリシー
-バイナリブロブの回避
- パワー管理
-アプリケーションがデバイスドライバーを使用する方法
-デバイスにアクセスするシステムコールをウォークスルーする
-エラー番号
--printk（）
-devres：管理対象デバイスリソース
- 演習
モジュールとデバイスドライバー
-モジュールとホットプラグ
- 演習
メモリ管理と割り当て
-メモリゾーン
-ページテーブル
--kmalloc（）
-無料のページを取得（）
--vmalloc（）
-スラブとキャッシュの割り当て
- 演習
キャラクターデバイス
-メジャー番号とマイナー番号
-メジャー/マイナー番号の予約
-デバイスノードへのアクセス
-デバイスの登録
--udev
-dev printk（）およびAssociates
-ファイル操作の構造
-ドライバーエントリポイント
-ファイルとiノードの構造
-その他のキャラクタードライバー
- 演習
カーネル機能
-ユーザースペースとカーネルスペース
-システムコールとは何ですか？
-利用可能なシステムコール
-スケジューリングアルゴリズムとタスク構造
-プロセスコンテキスト
- 演習
ユーザー空間とカーネル空間の間の転送
--put（get）user（）およびcopy to（from）user（）
-直接転送：カーネルI / Oとメモリマッピング
-カーネルI / O
-ユーザーページのマッピング
-メモリマッピング
--mmap（）のユーザースペース関数
-mmap（）のドライバーエントリポイント
-カーネルからファイルにアクセスする
- 演習
プラットフォームドライバー
-主なデータ構造
-プラットフォームデバイスの登録
- 例
-ハードコードされたプラットフォームデータ
-新しい方法：デバイスツリー
- 演習
デバイスツリー
-デバイスツリーが実行することと実行しないこと
-デバイスツリーの構文
-デバイスツリーウォークスルー
-デバイスツリーバインディング
-ブートローダーでのデバイスツリーのサポート
-ドライバーでのデバイスツリーデータの使用
-古いドライバーの共存と変換
- 演習
割り込みと例外
-例外
-非同期割り込み
-MSI
-割り込みの有効化/無効化
-割り込み時にできないこと
-IRQデータ構造
-割り込みハンドラのインストール
- 演習
タイミング測定
-ジフィー
-現在の時刻を取得する
-クロックソース
- リアルタイムクロック
-プログラム可能なインターバルタイマー
-タイムスタンプカウンター
-HPET
-ティックレスになる
カーネルタイマー
-カーネルタイマーとは何ですか？
-低解像度タイマー機能
-低解像度タイマーの実装
-高解像度タイマー
-高解像度タイマーの使用
- 演習
ioctl
-ioctlのドライバーエントリポイント
-ioctlの定義
- 演習
統合デバイスモデルとsysfs
-基本構造
-実際のデバイス
-sysfs
-ksetとkobjectの例
- 演習
ファームウェア
-ファームウェアのロード
- 演習
スリープおよび待機キュー
-眠りにつくと目を覚ます
-スリープの詳細に移動
-排他的な睡眠
-ウェイクアップの詳細
-ポーリング
- 演習
割り込み処理：遅延可能関数とユーザードライバー
-Softirqs
-タスクレット
-作業キュー
-新しいワークキューAPI
-カーネルスレッドの作成
-スレッド化された割り込みハンドラ
-ユーザースペースでの割り込み処理
- 演習
ハードウェアI / O
-I / Oメモリの割り当てとマッピング
-I / Oメモリへのアクセス
ダイレクトメモリアクセス（DMA）**
-DMAをユーザーに直接送信
-DMAと割り込み
-DMAメモリの制約
-DMAマスク
-DMA API
-DMAプール
-スキャッター/ギャザーマッピング
- 演習
メモリテクノロジーデバイス（フラッシュメモリファイルシステム）
-NAND vs. NOR vs. eMMC
-ドライバーおよびユーザーモジュール
-フラッシュファイルシステム
USBドライバー
-USBトポロジ
- 用語解説
-エンドポイント
-記述子
-USBデバイスクラス
-LinuxでのUSBサポート
-USBデバイスドライバーの登録
-データの移動
-USBドライバーの例
- 演習
クロージングと評価サーベイ
カーネルアーキテクチャI
-モノリシックカーネルとマイクロカーネル
-オブジェクト指向メソッド
-メインカーネルコンポーネント
-ユーザースペースとカーネルスペース
カーネルプログラミングプレビュー
-メモリ割り当て
-ユーザースペースとカーネルスペース間でのデータの転送
-オブジェクト指向の継承-一種の
-リンクリスト
-ジフィー
- 演習
モジュール
-ささいな例
-モジュールのコンパイル
-モジュールと組み込み
-モジュールユーティリティ
-自動モジュールロード
-モジュール使用回数
-モジュールライセンス
-シンボルのエクスポート
-シンボルの解決**
- 演習
カーネルアーキテクチャII
-カーネルプリエンプション
-リアルタイムプリエンプションパッチ
- 演習
カーネルの構成とコンパイル
-カーネルブラウザ
-カーネル構成ファイル
-カーネル構築とMakefiles
--initrdおよびinitramfs
- 演習
カーネルスタイルと一般的な考慮事項
-一般的なカーネルルーチンとメソッドの使用
-カーネルパッチの作成
-まばら
-possible（）とlikely（）の使用
-ポータブルコードの記述、CPU、32/64ビット、エンディアン
-SMPの作成
-ハイメモリシステム向けの書き込み
- パワー管理
-セキュリティを念頭に置いて
- 演習
競合状態と同期方法
-不可分操作
-ビット演算
-スピンロック
-Seqlocks
-プリエンプションの無効化
-ミューテックス
-セマフォ
-完了関数
-リードコピーアップデート（RCU）
-参照カウント
- 演習
メモリアドレッシング
-MMUとTLBがあるシステムとないシステム
-メモリアドレス
-高メモリと低メモリ
-メモリゾーン
-特別なデバイスノード
-NUMA
-ページング
-ページテーブル
-ページ構造
- 演習
メモリ割り当て
- バディシステム
-スラブとキャッシュの割り当て
-メモリプール
--kmalloc（）
--vmalloc（）
-早期割り当てとbootmem（）
-メモリの最適化
- 演習
これらのセクションは、部分的にまたは全体を
オプションとして考えることができます。これらのセクションには、
背景となる参考資料、専門的なトピック、または高度なテーマが含まれています。
講師は、教室での経験や時間の制約に応じて、
これらをカバーするかしないかを選択することができます。
前提条件
モジュールの作成、コンパイル、ロード、アンロード、同期プリミティブの使用方法、LFD420（Kernel Internals and Development）が提供するメモリの割り当てと管理の基本など、基本的なカーネルインターフェイスとメソッドの知識。クラスの前に、クラス前の準備資料が提供されます。
2023 年 7 月
インストラクターはとてもフレンドリーで（私のような内向的で内気な人間でも非常に親しみやすい）、コースの「乾いた」部分でも楽しく魅力的に授業を進めてくれました。間違いなく知識豊富な個人です。ぜひ別のトレーニングコースも受講したいと思っています。
2023 年 7 月
素晴らしいコース！インストラクターはこのテーマについて非常に知識があり、素晴らしい仕事を教えてくれました。
2023 年 7 月
たくさんの情報が詰まっていて、挑戦的でしたが楽しかったので、家に帰ってクラスで議論されたトピックについてもっと学び/研究するようになりました。
2023 年 7 月
ラボは、説明した内容、または例として説明した内容を実践するための、明確かつ単純で役立つアクティビティでした。
2023 年 7 月
ビーアンは非常に熟練したインストラクターで、クラスを楽しいものにしてくれました。コンテンツの幅が広い。
2023 年 7 月
インストラクターは非常に知識が豊富で親切で、その役割に非常に適していました。
2023 年 7 月
ラボのソリューションを読み、デバイスに「ネットワーク」をセットアップします。
