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インストラクター主導のコース

Developing Linux Device Drivers (LFD430)

このインストラクター主導のLinuxデバイスドライバーコースでは、さまざまなタイプのLinuxデバイスドライバーと、デバイスがカーネルとインターフェイスするための適切なAPIとメソッドについて説明します。

対象者

このコースは、Linuxシステム用のデバイスドライバーを開発する方法を学びたい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

このコースでは、Linuxで使用されるさまざまな種類のデバイスドライバー、デバイス(ハードウェアとソフトウェアの両方)がカーネルとインターフェイスするための適切なAPI、Linuxドライバーの開発とデバッグに必要なモジュールとテクニックなどについて説明します。
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身につく知識

このオンラインLinuxデバイスドライバーコースを修了すると、基盤となるLinuxカーネルの基本的な知識と理解に基づいて、Linuxシステム用のデバイスドライバーを開発できるようになります。
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おもなテーマ
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はじめに
- 目的
- 対象受講者
- Linux Foundation
-著作権および機密情報なし
- Linux Foundationが提供するトレーニング
- 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
- プラットフォーム
- システムの準備
-仮想マシンの使用とダウンロード
- Linux とオープン ソース プロジェクトの進化の影響
- ドキュメントとリンク
準備
- プロシージャ
-カーネルバージョン
-カーネルソースとgitの使用
-独自のカーネルのローリング
-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**
- 適切に貢献するには
-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
- エゴはドアに置いておいてください。
- 忍耐強く、長期的な関係を築き、助けの手を差し伸べよう
デバイスドライバー
-デバイスの種類
-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
- texttt {module_driver() マクロ
-モジュールとホットプラグ
- 演習
メモリ管理と割り当て
-仮想メモリと物理メモリ
-メモリゾーン
-ページテーブル
--kmalloc()
- __get_free_pages()
--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
-デバイス ノード
-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
- texttt {dev_printk() とアソシエイツ
- file_operations 構造体
-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
-カーネルのコンポーネント
-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
-スペース間の転送
- 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
割り込みと例外
-割り込みと例外とは何ですか?
-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
-タイミング測定の種類
-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
- 演習
カーネルタイマー
-遅延の挿入
-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とは何ですか?
-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
-統合デバイスモデル
-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
-ファームウェアとは何ですか?
-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
-待機キューとは何ですか?
-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
-上半分と下半分
-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
-バスと港
-メモリバリア
-I / Oポートの登録
-I / Oレジスタからのデータの読み取りと書き込み
-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
-ユーザーによるアクセス-ioperm()、iopl()、/ dev / port
- 演習
PCI
-PCIとは何ですか?
-PCIデバイスドライバー
-PCIデバイスの検索
-構成スペースへのアクセス
-I / Oおよびメモリスペースへのアクセス
-PCI Express
- 演習
プラットフォームドライバー**
-プラットフォームドライバーとは何ですか?
-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
ダイレクトメモリアクセス(DMA)
-DMAとは何ですか?
-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
- 演習
ネットワークドライバーI:基本
-ネットワークレイヤーとデータカプセル化
-データリンク層
-ネットワークデバイスドライバー
-ロード/アンロード
-開閉
- 演習
ネットワークドライバーII:データ構造
- net_device 構造体
- net_device_ops 構造体
- sk_buff構造体
-ソケットバッファ機能
- texttt {netdev_printk() とアソシエイツ
- 演習
ネットワークドライバーIII:送受信
-データの送信とタイムアウト
- データ受信中
- 統計
- 演習
ネットワークドライバーIV:選択したトピック
-マルチキャスト**
-リンク状態の変化
-ioctls
-NAPIと割り込みの軽減
-NAPIの詳細
-TSOとTOE
-MIIとethtool **
USBドライバー
-USBとは?
-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
パワー管理
- パワー管理
-ACPIとAPM
-システムの電源状態
-コールバック関数
- 演習
ブロックドライバー
-ブロックドライバーとは何ですか?
-バッファリング
-ブロックドライバーの登録
-gendiskの構造
-リクエスト処理
- 演習
最後に
- 評価サーベイ
カーネルアーキテクチャI
-UNIXおよびLinux **
-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
-タスク構造
-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
-モジュールとは何ですか?
-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
-プロセス、スレッド、およびタスク
-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
-カーネルソースのインストールとレイアウト
-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
-コーディングスタイル
-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
-並行性と同期の方法
-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
-仮想メモリ管理
-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
-ページのリクエストとリリース
- 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
このコースを最大限に活用するには、以下が必要です。

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、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(これらは LFD420 Linux Kernel Internals and Developmentで学べます)。クラスの前に、クラス前の準備資料が提供されます。

レビュー
2024年9月
研究室で過ごす時間が長かったのがよかったです。
2024年5月
インストラクターは素晴らしく、知識が豊富で、経験豊富で、機知に富んでいます。
2024年5月
コースを開始するために提供されるツール (genmake など)、ラボで作業できるさまざまなフォーム、VM、講演者の明瞭さなど。
2024年5月
講師が描いた図と説明は役立ち、いくつかのトピックを理解するのに役立ちました。
2024 年 3 月
ポールは明らかにこの分野の専門家です。彼の頭脳を選び、洞察を聞くことができたのは非常に貴重でした。
2024 年 3 月
これにより、短期間で高度に技術的なトピックが大量に取り上げられ、オフラインで時間をかけてコース終了後に自分のペースで学習するためのすべてのツールが提供されました。残念ながら、研究室はまだ表面をかろうじて触っているだけで、十分な長さのスイートスポットにいます。