Linux - Drivers & Programmation noyau

Formation créée le 12/05/2022. Dernière mise à jour le 07/10/2022.
Version du programme : 1

Type de formation

Formation à distance

Durée de formation

28 heures (4 jours)

Linux - Drivers & Programmation noyau


Objectif de formation : L'apprenant saura maîtriser le développement de drivers robustes et adaptés aux différentes distributions de Linux

Objectifs de la formation

  • Gérer le développement de pilotes de périphériques
  • Appréhender en détail les mécanismes internes du noyau
  • Développer et incorporer de nouveaux éléments dans le noyau Linux
  • Ecrire un pilote périphérique en mode caractère ou bloc

Profil des bénéficiaires

Pour qui
  • Développeurs Linux/Unix
Prérequis
  • Bases solides sur Linux/Unix
  • Compétences en programmation C

Contenu de la formation

Introduction au noyau
  • Tour d'horizon du système et du rôle du noyau
  • Présentation des sites de référence
  • Spécificités des noyaux 3.x et 4.x
  • Cycles de développement du noyau, les patchs
  • Mode de fonctionnement & appels système
  • Organisation des sources
  • Présentation du principe de compilation du noyau et des modules
  • Dépendances & symboles
  • Exportations de symboles
  • Chargement du noyau
  • Travaux pratiques : Compilation et installation d'un noyau 3.x.
Présentation des outils utilisables
  • Outils de développement
  • Outils de débogage
  • Environnement de débogage
  • Outil de gestion de version
  • Traçage des appels système
  • Travaux pratiques : installation de l'ensemble des outils et des sources pour la conception d'un module. Paramétrage vers le chargement automatique de module au boot. Déploiement et test de modules simples
Gestion des threads & scheduling
  • Tour d'horizon des types de périphériques
  • Fonctionnement du noyau & protection des variables globales
  • Représentation des threads
  • Contexte d'exécution
  • Scheduler de Linux et la préemption
  • Création d'un thread noyau
  • Travaux pratiques : conception d'un module de création de thread noyau lors de l'insertion et déchargement lors du rmmod. Ecriture d'un module d'horodatage d'événements à haute précision. Ecriture d'un module d'information sur les structures internes des processus.
Gestion de la mémoire & du temps et de proc
  • Gestion et organisation mémoire pour les architectures UMA et NUMA
  • Espace d'adressage utilisateur et noyau
  • Gestion de pages à la demande
  • Allocations mémoire, buddy allocator, kmalloc, slabs et pools mémoire
  • Gestion des accès à la mémoire
  • Problèmes liés à la sur-réservation de la mémoire
  • Gestion de la mémoire sur x86 et ARM, utilisation des Hugepages
  • Optimisation des appels systèmes
  • Synchronisations & attentes dans le noyau
  • Ticks & Jiffies dans Linux
  • Horloge temps réel, RTC (real Time Clock), implémentation des timers
  • Interface timers haute résolution & estampilles
  • Outils spécifiques au noyau, listes chaînées, kfifo et container_of
  • Interface noyau avec /proc par le procfs
  • Travaux pratiques : Usage des timers et des estampilles & implémentation d'un accès au procfs. Mise en œuvre de l'allocation mémoire dans le noyau et optimisation à l'aide des slabs.
Périphérique en mode caractère
  • Conception de pilotes de périphériques caractère
  • Virtual File System
  • Méthodes associées aux périphériques caractères
  • Gestion des interruptions DMA & accès au matériel
  • Enregistrement des pilotes de périphériques de type caractère et optimisations
  • Travaux pratiques : rédaction progressive d'un pilote périphérique en mode caractère. Implémentation des synchronisations d'entrée-sortie entre threads et avec la routine d'interruption. Implémentation de l'allocation mémoire.
Linux Driver Framework - sysfs
  • Introduction au framework
  • Les objets drivers, device driver, bus et class
  • Utilisation et génération des attributs présentés dans le sysfs
  • Interface avec le hotplug, méthodes match, probe et release
  • Gestion du firmware
  • Gestion de l'énergie, méthodes de gestion de l'énergie
  • Travaux pratiques : implémentation d'un bus, d'un driver et d'un device driver. Adaptation du pilote de périphériques caractère. Exemple d'utilisation de l'interface.
Périphérique en mode bloc et systèmes de fichiers
  • Principe des périphériques en mode bloc & enregistrement du driver
  • Callback de lecture et écriture & support du formatage et opérations avancées
  • Présentation de l'ordonnanceur des entrées-sorties par bloc du noyau
  • Conception des systèmes de fichiers
  • Enregistrement d'un nouveau système de fichiers
  • Travaux pratiques : exemple de pilote complet de périphérique virtuel. Exemple d'un système de fichiers personnalisé.
Interfaces et protocoles réseau
  • Gestion des interfaces réseau sous Linux
  • Utilisation des skbuff
  • Les hooks netfilter
  • Intégration d'un protocole
  • Travaux pratiques : exemple de driver réseau pour périphérique virtuel & implémentation de protocole réseau
Drivers pour périphériques USB
  • Principe des périphériques USB & interface avec le module USB-core
  • Interaction du périphérique avec le noyau Linux
  • Construction d'un URB (USB Request Block)
  • Les gadgets USB
  • Travaux pratiques : enregistrement d'un driver USB & écriture d'un driver en mode isochrone

Équipe pédagogique

Professionnel expert technique et pédagogique.

Suivi de l'exécution et évaluation des résultats

  • Feuilles de présence.
  • Questions orales ou écrites (QCM).
  • Mises en situation.
  • Formulaires d'évaluation de la formation.
  • Certificat de réalisation de l’action de formation.

Ressources techniques et pédagogiques

  • Espace numérique de travail
  • Documents supports de formation projetés
  • Exposés théoriques
  • Etude de cas concrets
  • Quiz en salle
  • Mise à disposition en ligne de documents supports à la suite de la formation

Qualité et satisfaction

Taux de satisfaction des apprenants, nombre d'apprenants, taux et causes des abandons, taux de retour des enquêtes, taux d'interruption en cours de prestation...