Connaissances de base que le développeur du noyau Linux moderne devrait avoir

Guide de développement du noyau Linux: compétences, outils et environnements

Langage de programmation:

Le noyau Linux est principalement écrit en langage C, donc compétent dans le langage C (en particulier les extensions C11 et GNU) est la compétence de base. Certains moteurs de code et de hautes performances liés à l'architecture peuvent utiliser le langage d'assemblage (x86, ARM ou RISC-V, selon la plate-forme matérielle). Le langage de la rouille attire également une attention croissante car elle fournit une alternative plus sûre et plus fiable.

Construire le système et les scripts:

Comprendre KBuild et faire des systèmes de construction est crucial pour modifier et étendre le code du noyau. Les compétences de script de coquille sont également essentielles pour les tâches répétitives automatisées.

Environnement logiciel:

Le système de contrôle de version GIT est une partie indispensable du processus de développement du noyau Linux. La plate-forme de virtualisation Qemu / KVM fournit un environnement efficace pour le développement et le débogage, permettant aux tests de code dans des machines virtuelles d'éviter les redémarrages fréquents de matériel réel.

Débogage et analyse des performances:

Les méthodes de débogage traditionnelles du noyau incluent l'impression d'informations de débogage à l'aide de la fonction printk et la visualiser via la commande DMESG. Le développement moderne du noyau utilise largement le cadre FTRACE pour un suivi et un débogage efficaces du noyau, ainsi que des outils perf pour l'analyse des performances. Le cadre EBPF offre une amélioration révolutionnaire de l'observabilité du noyau, permettant à des programmes utilisateur d'être exécutés à l'intérieur du noyau et de transmettre des informations à l'espace utilisateur.

Développement intégré:

Le noyau Linux est largement utilisé dans les systèmes intégrés. Les développeurs intégrés doivent être familiarisés avec le système Buildroot ou Yocto Build, ainsi que les fichiers DTS (décrivant les composants matériels) et le chargeur de démarrage U-Boot. Busybox est un cadre d'espace utilisateur léger couramment utilisé.

Environnement de développement:

La plupart des développeurs de noyau utilisent VIM (ou autre éditeur de terminal), le multiplexeur TMUX Terminal et les outils de référence CSCOPE CODE.

Concept de base:

Les compétences de développement du noyau Linux sont divisées en compétences générales et compétences spécifiques au domaine.

Compétences générales:

1. Style d'encodage du noyau: suivez les spécifications de style de codage du noyau Linux et vérifiez le code à l'aide scripts/checkpatch.pl Script.
2. Mode de codage du noyau: familiarisé avec les modes de codage recommandés du noyau, tels que l'utilisation des instructions GOTO pour gérer l'initialisation des ressources en plusieurs étapes.
3. Structure de données internes du noyau: Maître des structures de données du noyau couramment utilisées, telles que les listes liées, les files d'attente, les tables de hachage, les arbres binaires, les arbres rouges et noirs, etc.
4. Primitives synchrones: Comprendre et compétent dans diverses primitives de synchronisation, telles que les opérations atomiques, les verrous de spin, les sémaphores, les mutex, les IRC, etc., pour faire face à des problèmes de concurrence multithreads.
5. Traitement d'interruption: Comprendre les mécanismes supérieurs et inférieurs du traitement d'interruption, ainsi que divers mécanismes de travail de retard (files d'attente de tâches, softirqs, tâches, workquegues, etc.).
6. Gestion de la mémoire: familiarisé avec le mécanisme de gestion de la mémoire du noyau, y compris l'allocateur KMALLOC / KFREE et SLAB.
7. Système de fichiers virtuel (VFS): Comprendre l'interface commune de VFS et son interaction avec divers systèmes de fichiers.
8. Scheduler: Comprendre les principes de base des planificateurs du noyau.
9. Interface d'appel système: Comprenez l'interface d'appel système entre le noyau et l'espace utilisateur.
10. / SYS / PROC Directory: familier avec les informations et les paramètres du système dans le répertoire / SYS et / Proc.
11. Modules de noyau chargeables: comprendre la structure et le mécanisme de chargement / déchargement du module du noyau, ainsi que les méthodes de communication avec l'espace utilisateur (attributs SYSFS, MMIO, paramètres du module du noyau, etc.).
12. UDEV: Comprenez la gestion des événements Udev sous-système et de l'appareil.
13. Frame d'injection de défaut: utilisé pour tester les chemins de code d'exception.
14. Désinfecteur du noyau: (Kasan, Kmsan, etc.) est utilisé pour détecter la corruption de la mémoire et d'autres problèmes.
15. Vérificateur de correctivité de verrouillage: Utilisé pour détecter les blocages et les verrous vivants.
16. KDUMP / KEXEC: Utilisé pour analyser les accidents de noyau.

Compétences spécifiques au domaine: dépend du champ de développement spécifique (réseau, stockage, virtualisation, chiffrement, intégré, etc.).

Outils d'espace utilisateur:

Les développeurs de noyau doivent être compétents pour utiliser les outils d'espace utilisateur suivant:

• bash (ou autre coquille)
• ssh
• tmux
• MINICOM (pour la communication en série pour les appareils intégrés)
• vim
• GDB (pour déboguer les erreurs du noyau)

Compétences générales:

• enthousiasme
• patience
• volonté

J'espère que ce guide peut vous aider à mieux comprendre le développement du noyau Linux. N'oubliez pas que l'apprentissage et la pratique continue sont la clé pour devenir un bon développeur de noyau.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!