Pengetahuan teras yang harus dimiliki oleh pemaju kernel linux moden

Panduan Pembangunan Kernel Linux: Kemahiran, Alat, dan Persekitaran

Bahasa pengaturcaraan:

Kernel Linux terutamanya ditulis dalam bahasa C, jadi mahir dalam bahasa C (terutama C11 dan sambungan GNU) adalah kemahiran teras. Sesetengah kod berkaitan seni bina dan pemandu berprestasi tinggi boleh menggunakan bahasa pemasangan (x86, lengan, atau RISC-V, bergantung kepada platform perkakasan). Bahasa Rust juga mendapat perhatian yang semakin meningkat kerana ia memberikan alternatif yang lebih selamat dan lebih dipercayai.

Membina sistem dan skrip:

Memahami Kbuild dan membuat sistem membina adalah penting untuk mengubah dan memperluaskan kod kernel. Kemahiran skrip shell juga penting untuk tugas berulang automatik.

Persekitaran Perisian:

Sistem Kawalan Versi Git adalah bahagian yang sangat diperlukan dari proses pembangunan kernel Linux. Platform Virtualisasi QEMU/KVM menyediakan persekitaran yang cekap untuk pembangunan dan penyahpepijatan, yang membolehkan pengujian kod dalam mesin maya untuk mengelakkan permulaan perkakasan yang kerap.

Debugging dan Analisis Prestasi:

Kaedah penyahpepijatan kernel tradisional termasuk mencetak maklumat debugging menggunakan fungsi printk dan melihatnya melalui perintah DMESG. Pembangunan kernel moden secara meluas menggunakan rangka kerja FTRACE untuk penjejakan dan debuging kernel yang cekap, serta alat perf untuk analisis prestasi. Rangka kerja EBPF menyediakan peningkatan revolusioner dalam pemerhatian kernel, yang membolehkan program pengguna dijalankan di dalam kernel dan lulus maklumat ke ruang pengguna.

Pembangunan tertanam:

Kernel Linux digunakan secara meluas dalam sistem tertanam. Pemaju tertanam perlu terbiasa dengan sistem membina Buildroot atau Yocto, serta fail DTS (menerangkan komponen perkakasan) dan bootloader U-Boot. Busybox adalah kerangka ruang pengguna ringan yang biasa digunakan.

Persekitaran Pembangunan:

Kebanyakan pemaju kernel menggunakan VIM (atau editor terminal lain), multiplexer terminal TMUX, dan alat rujukan silang kod CSCOPE.

Konsep Teras:

Kemahiran pembangunan kernel Linux dibahagikan kepada kemahiran umum dan kemahiran khusus domain.

Kemahiran Umum:

1. Gaya Pengekodan Kernel: Ikuti spesifikasi gaya pengekodan kernel Linux dan periksa kod menggunakan skrip scripts/checkpatch.pl .
2. Mod Pengekodan Kernel: Berhati-hati dengan mod pengekodan yang disyorkan kernel, seperti menggunakan pernyataan goto untuk mengendalikan permulaan sumber pelbagai langkah.
3. Struktur data dalaman kernel: Master yang biasa digunakan struktur data kernel, seperti senarai yang dipautkan, beratur, jadual hash, pokok binari, pokok merah dan hitam, dll.
4. Primitif segerak: Memahami dan mahir dalam pelbagai primitif penyegerakan, seperti operasi atom, kunci putaran, semaphores, mutexes, RCU, dan lain -lain, untuk menangani masalah konkurensi multithread.
5. Pemprosesan Interrupt: Memahami mekanisme separuh bahagian atas dan bawah pemprosesan gangguan, serta pelbagai mekanisme kerja kelewatan (beratur tugas, softirqs, tugas, kerja, dll.).
6. Pengurusan memori: Berhati -hati dengan mekanisme pengurusan memori kernel, termasuk kmalloc/kfree dan slab diunikan.
7. Sistem Fail Maya (VFS): Memahami antara muka biasa VFS dan interaksi dengan pelbagai sistem fail.
8. Penjadual: Memahami prinsip asas penjadual kernel.
9. Antara muka panggilan sistem: Memahami antara muka panggilan sistem antara kernel dan ruang pengguna.
10. /SYS /PROC Direktori: Biasa dengan maklumat dan tetapan sistem di bawah direktori /sys dan /proc.
11. Modul kernel yang boleh dimuatkan: Memahami struktur dan memunggah/memunggah mekanisme modul kernel, serta kaedah komunikasi dengan ruang pengguna (atribut SYSFS, MMIO, parameter modul kernel, dll.).
12. UDEV: Memahami subsistem UDEV dan peranti pengendalian acara panas.
13. Rangka Kerja Suntikan Kesalahan: Digunakan untuk menguji laluan kod pengecualian.
14. Kernel Disinfector: (Kasan, Kmsan, dan lain -lain) digunakan untuk mengesan rasuah memori dan masalah lain.
15. Kunci Pengecualian Keterangan: Digunakan untuk mengesan kebuntuan dan kunci hidup.
16. KDUMP/KEXEC: Digunakan untuk menganalisis kemalangan kernel.

Kemahiran khusus domain: bergantung kepada bidang pembangunan tertentu (rangkaian, penyimpanan, virtualisasi, penyulitan, tertanam, dan lain-lain).

Alat Ruang Pengguna:

Pemaju kernel perlu mahir menggunakan alat ruang pengguna berikut:

• bash (atau shell lain)
• SSH
• tmux
• Minicom (untuk komunikasi bersiri untuk peranti tertanam)
• vim
• GDB (untuk menyahpepijat kesilapan kernel)

Kemahiran Lembut:

• semangat
• kesabaran
• akan

Semoga panduan ini dapat membantu anda memahami perkembangan kernel Linux dengan lebih baik. Ingat bahawa pembelajaran dan amalan yang berterusan adalah kunci untuk menjadi pemaju kernel yang baik.

Atas ialah kandungan terperinci Pengetahuan teras yang harus dimiliki oleh pemaju kernel linux moden. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!