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| 1er jour |
| Présentation & Architecture |
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Historique |
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Licences GPL et open source |
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Distributions et versions de Linux |
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Architecture du noyau Linux |
| Programmation Linux Noyau |
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Outils de développement |
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outils de compilation |
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sources de documentation |
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makefile |
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Développement des modules noyaux |
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différences entre applications utilisateur et noyau |
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écriture d'un module noyau (licence, paramètres, exportation de symboles) |
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chargement et gestion des versions des modules noyau |
| Exercice : |
Réalisation d'un système simple de génération sélective dynamique de traces noyau |
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Présentation des structures objets du noyau Linux |
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kobject, kset |
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Debug noyau |
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traces dans le code noyau (printk) |
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messages Oops! |
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patchs permettant le debug noyau (kgdb, ikd) |
| Exercice : |
Mise en oeuvre de la sonde jtag Lauterbach |
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Allocation mémoire |
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algorithme d'allocation mémoire buddy et slab/slob/slub |
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allocations bloquantes ou "atomiques" |
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limitations de l'allocation dynamique et intérêt de l'allocation statique au boot |
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Boot des drivers |
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zones mémoire d'allocations des drivers |
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allocation dynamique et au boot |
| 2ème jour |
| Multi-tâches Noyau |
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Gestion des tâches |
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task struct |
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pile noyau et détermination de la tâche courante (macro "current") |
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quotas d'utilisation des ressources (temps CPU, occupation mémoire, fichiers ouverts...) |
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Programmation concurrente |
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Multi-tâche, Multi-coeur et Hyperthreading |
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Quand et comment masquer la préemption |
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spinlocks (simples et "lecture/écriture") |
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seqlocks (nouveaux en 2.6) |
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sémaphores |
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RCU (nouveaux en 2.6) |
| Exercice : |
Protection des méthodes d'un objet noyau contre une exécution parallèle |
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Timers |
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jiffies |
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timers haute résolution |
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Envoi de signaux |
| Exercice : |
Mise en évidence des problèmes possibles à l'aide de timers |
| Introduction aux drivers Linux |
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Intégration d'un pilote dans les sources de Linux |
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fichiers Makefile du noyau |
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fichiers Kconfig (description de l'interface de configuration du noyau) |
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Concepts des pilotes Linux |
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Pilote en mode utilisateur/pilote en mode noyau |
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numéros majeur/mineur et devnums (nouveau en 2.6). Fichiers spéciaux |
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installation d'un pilote |
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structures associées aux pilotes (struct inode, struct file, file descriptor) |
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Transferts de mémoire entre espace noyau et espace utilisateur |
| Exercice : |
Ecriture du code d'initialisation d'un pilote |
| 3ème jour |
| Pilotes caractère |
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Ouverture/fermeture |
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Restriction à une seul ouverture/un seul utilisateur |
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différence entre "close" et "release" |
| Exercice : |
Ecriture du code d'initialisation d'un driver logiciel |
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Transferts de mémoire entre espace noyau et espace utilisateur |
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différences entre adresses virtuelles, logiques, physiques et bus |
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espaces d'adressage des processus. Swap et pagination |
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fonctions de copie entre espaces |
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fonctionnement en "zéro copie" grâce au mapping d'adresses utilisateur dans le noyau |
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Lecture et écriture |
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fonctions de base (read/write) |
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lecture/écriture combinées (readv/writev) |
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fonctions asynchrones en mode synchrone (aio_read/aio_write) |
| Exercice : |
Ecriture des routines de lecture-écriture d'un pilote logiciel (version sans synchronisation) |
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Contrôle des périphériques |
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fonction ioctl |
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choix des codes de commandes |
| Exercice : |
Modification des paramètres du périphérique à travers un IOCTL |
| Entrées sorties synchrones et asynchrones |
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Synchronisation des tâches |
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files d'attente |
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mise en attente/réveil d'une tâche |
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attente exclusive |
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attente sur un bit (nouveau en 2.6) |
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évènement de complétion |
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Entrées/sorties synchrones |
| Exercice : |
Ecriture des fonctions de lecture/écriture synchrones |
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Entrées/sorties asynchrones |
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requêtes non bloquantes |
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asynchrone multiplexé (select et poll) |
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asynchrone notifié (signal SIGIO) |
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asynchrone vrai (totalement parallèle) |
| Exercice : |
Ajout des fonctions de gestion des E/S asynchrones |
| 4ème jour |
| Accès au matériel et interruptions |
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Accès aux registres des périphériques |
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Espace d'IO et espace de mémoire physique |
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réservation et utilisation des ports d'IO (espace d'IO) |
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réservation et utilisation des plages d'IO en espace physique |
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mapping des registres dans un pilote |
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problèmes d'optimisation (cache, out-of-order, volatile) |
| Exercice : |
Ecriture d'un pilote d'entrées/sorties parallèles (GPIO) |
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Direct Memory Access (DMA) |
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Slave DMA (ISA) |
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DMA Bus Master (PCI) |
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mapping d'un buffer noyau dans l'espace du périphérique |
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intérêts des mappings permanent ("coherent mapping") et temporaire ("streaming DMA") |
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Spécificités des interfaces PCI |
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énumération |
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espace de configuration |
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association dynamique pilote/périphérique (hotplug) |
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Interruptions |
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Problèmes spécifique aux Multi-coaurs (SMP) |
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IRQ, ISR, "top half" et "bottom halves" (softirq, tasklet, work_queue) |
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contexte d'exécution des gestionnaires d'interruption (atomique) |
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partage d'interruptions |
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affetation d'interruptions à des processeurs |
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synchronisation entre code noyau, "top half" et "bottom halves" |
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fonctions atomiques |
| Exercice : |
Ajout d'un mécanisme d'attente de changement d'état de la GPIO sur interruption |
| Pilotes bloc |
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structures |
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représentation d'un disque (struct gendisk) |
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file des requêtes (struct request queue) |
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interface |
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chargement/déchargement (open/release) |
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gestion des media amovibles |
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contrôle (ioctl). Ioctl de description de la géométrie du disque |
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routine de stratégie |
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relation entre lecture/écriture et routine de stratégie |
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algorithmes d'ordonnancement des requêtes ("elevators") |
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structures décrivant les requêtes (struct bio et bio_vec) |
| Exercice : |
Analyse d'un pilote de Ramdisk |
| Pilotes réseaux |
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structures |
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représentation d'une interface réseau (struct net_device) |
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paquet réseau (struct sk_buff) |
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Cas du "scatter/gather" |
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interface |
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réception de paquet |
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envoi de paquet |
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gestion des paquets perdus |
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statistiques de l'interface |
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Nouvelles API réseau (NAPI, nouveau en 2.6) |
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"interrupt mitigation" (suppression des IRQ inutiles) |
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"paquet throttling" (désengorgement des couches protocolaires) |
| Pilotes USB |
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La norme USB |
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notion de configuration |
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notion d'interface (rôle d'un périphérique) |
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notion de terminaison (canal de communication) |
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types des terminaisons (contrôle, interruption, bloc, isochrone) |
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Drivers USB host |
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requêtes synchrones (directes) |
| Exercice : |
Examen d'un pilote USB host |
