آموزش برنامه نویسی کرنل لینوکس

سرفصل ها و درس ها

مقدمه Introduction

• درایور دستگاه چیست؟ What is Device Driver

• ماژول کرنل چیست؟ What is Kernel Module

• درایورهای دستگاه در مقابل ماژول‌های هسته Device Drivers vs Kernel Modules

• انواع ماژول های هسته Types of Kernel Modules

• دستورات پایه Basic Commands

• Hello World Kernel Module Hello World Kernel Module

• Printf در مقابل Printk Printf vs Printk

• Makefile ساده شده Simplified Makefile

• چه اتفاقی می افتد در هنگام اجرا insmod What happens when run insmod

• اگر از تابع Kernel Module Init -1 را برگردانیم چه اتفاقی می افتد What happens if we return -1 from Kernel Module Init function

• نام دیگری به Kernel Module بدهید Give another name to Kernel Module

• گستره ماژول هسته در چندین فایل C Kernel Module Span across Multiple C Files

• دو ماژول هسته از Single Makefile Two Kernel Modules from Single Makefile

• Dmesg در عمق Dmesg in deep

• گزینه دنبال کردن Dmesg Dmesg follow option

• نمونه ماژول هسته لینوکس فقط با module_init Linux Kernel Module example with module_init only

• نمونه ماژول هسته لینوکس فقط با module_exit Linux Kernel Module example with module_exit only

• ماژول هسته لینوکس دو خطی Two Line Linux Kernel Module

• جمع آوری متقابل Cross Compilation

• منابع Resources

• مسابقه مقدمه Introduction Quiz

بخش داخلی ماژول هسته لینوکس Linux Kernel Module Internals

• از .c تا .ko From .c to .ko

• درک Module.symvers و modules.order Understanding Module.symvers and modules.order

• Insmod در مقابل Modprobe Insmod vs Modprobe

• Modprobe چگونه وابستگی ها را محاسبه می کند (modules.dep/depmod) How Modprobe calculates dependencies (modules.dep/depmod)

• آشنایی با توابع module_init و module_exit Understanding module_init & module_exit functions

• نمونه هایی از نام مستعار ویژگی gcc Examples of gcc attribute alias

• مثال ماژول هسته لینوکس بدون ماکرو module_init و module_exit Linux Kernel Module example without module_init and module_exit macro

• آزمون داخلی ماژول هسته لینوکس Linux Kernel Module Internals Quiz

پارامترهای ماژول Module Parameters

• ارسال پارامترها به ماژول های هسته لینوکس Passing Parameters to Linux Kernel Modules

• چه اتفاقی می افتد اگر مقادیر نادرستی را به پارامترهای ماژول ارسال کنیم What happen if we pass incorrect values to module parameters

• نحوه ارسال پارامترها به ماژول های داخلی How to pass parameters to builtin modules

• نحوه ارسال رشته با چند کلمه به عنوان پارامتر How to pass string with multiple word as parameter

• انتقال صفر به آرگومان مجوز ماکرو module_param Passing zero to permission argument of module_param macro

• ارسال آرایه به عنوان پارامترهای ماژول Passing array as module parameters

• inv bool Inv bool

• آزمون پارامترهای ماژول Module Parameters Quiz

صادرات نمادها Exporting Symbols

• جدول نمادها و نمادها Symbol and Symbol Table

• نماد صادراتی Exporting symbol

• System.map در مقابل/proc/kallsyms System.map vs /proc/kallsyms

• نمونه ای از ماژول هسته لینوکس برای صادرات تابع Linux Kernel Module example of exporting function

• انباشته شدن ماژول Module Stacking

• نمونه ای از ماژول هسته لینوکس برای صادرات متغیر Linux Kernel Module example of exporting variable

• نسخه سحر و جادو Version Magic

• منابع Resources

• آزمون صادرات نمادها Exporting Symbols Quiz

مجوزهای ماژول Module Licenses

• اگر ماکرو MODULE_LICENSE را مشخص نکنیم چه اتفاقی می‌افتد What happens if we don't specify MODULE_LICENSE macro

• هسته آلوده چیست What is tainted kernel

• چگونه بررسی کنیم که آیا هسته در حالت آلوده است یا خیر؟ How to check whether the kernel is in tainted state or not

• وقتی مجوز نامعتبر را مشخص می کنید چه اتفاقی می افتد (بگویید "abc") What happens when you specify invalid license (Say "abc")

• وقتی یک ماژول هسته غیر GPL سعی می کند به ماژول GPL دسترسی پیدا کند چه اتفاقی می افتد What happens when a non-GPL kernel module trying to access GPL Module

• آزمون مجوزهای ماژول Module Licenses Quiz

فراداده ماژول Module Metadata

• چگونه نسخه هسته را از یک .ko پیدا کنیم How to find out kernel version from a .ko

• فراداده ماژول Module metadata

• ماکرو MODULE_INFO MODULE_INFO macro

• Objdump روی ماژول کرنل Objdump on Kernel module

• آزمون فراداده ماژول Module Metadata Quiz

چاپ Printk

• چه اتفاقی می افتد اگر به طور مداوم printk را صدا کنیم What happens if we continuously call printk

• اندازه بافر حلقه هسته Printk Printk kernel ring buffer size

• Printk Log Levels Printk Log Levels

• سطح گزارش چاپ پیش‌فرض Default printk log level

• پیام های هسته در کنسول Kernel Messages on Console

• ماکروهای چاپی کوتاه Short printk macros

• پیام های pr_debug را فعال کنید Enable pr_debug messages

• نمونه ماژول هسته لینوکس که شماره ممیز شناور را چاپ می کند Linux Kernel Module example which prints floating point number

• چرا واحد ممیز شناور در فضای هسته خاموش است Why floating point unit is OFF in kernel space

• محدود کردن پیام‌های printk - printk_rate_limit Limiting printk messages - printk_rate_limit

• محدود کردن پیام‌های printk - printk_once Limiting printk messages - printk_once

• اجتناب از رفتار خط جدید پیش‌فرض printk Avoiding default new line behavior of printk

• چاپ hex dump - print_hex_dump Printing hex dump - print_hex_dump

• چاپ hex dump - print_hex_dump_bytes Printing hex dump - print_hex_dump_bytes

• اشکال زدایی پویا Dynamic Debug

• منابع Resources

• مسابقه پرینتک Printk quiz

فراخوانی سیستم برای بارگیری ماژول System call for loading module

• اگر بخواهم فایل non-ko را با insmod بارگیری کنم چه اتفاقی می افتد What happens if i try to load non-ko file with insmod

• strace در دستور insmod strace on insmod command

• نام ماژول را از .ko بیابید Find out name of module from .ko

وحشت هسته، اوه، اشکال Kernel Panic, Oops, Bug

• چگونه پشته هسته را تخلیه کنیم How to dump kernel stack

• وحشت هسته چیست؟ What is kernel panic

• مثال وحشت هسته Kernel Panic Example

• اوه چیه What is oops

• اوه مثال Oops Example

• BUG چیست و مثال What is BUG and example

• آیا می توانیم ماژول را بعد از باگ/اوپس حذف کنیم Can we remove module after bug/oops

• نحوه تعریف نماد پیش پردازش در Makefile How to define preprocessing symbol in Makefile

• منابع Resources

• امتحان Quiz

مدیریت فرآیند در کرنل لینوکس Process Management in Linux Kernel

• چگونه بفهمیم چه تعداد CPU از فضای کاربر و فضای هسته وجود دارد How to find out how many CPU's are present from user space and kernel space

• نمایش فرآیند در هسته لینوکس و وضعیت های فرآیند Process representation in Linux Kernel and process states

• مثالی از ماژول هسته لینوکس که نام فرآیند، شناسه فرآیند و s فرآیند را نشان می دهد Linux Kernel Module example demonstrating process name, process id and process s

• مثال ماژول هسته لینوکس که ماکرو فعلی را نشان می دهد Linux Kernel Module example demonstrating current macro

• مثال ماژول هسته لینوکس که بخش 2 ماکرو فعلی را نشان می دهد Linux Kernel Module example demonstrating current macro part 2

• ماژول هسته لینوکس که PID را به عنوان آرگومان می پذیرد و فرآیند و والد را چاپ می کند Linux Kernel Module which accepts PID as argument and prints process and parent

• نقشه حافظه فرآیند Process Memory Map

• نمونه ماژول هسته لینوکس برای چاپ نقشه حافظه فرآیند Linux Kernel Module xample for printing process memory map

• امتحان Quiz

موضوعات هسته Kernel Threads

• مقدمه ای بر موضوعات هسته Introduction to Kernel Threads

• نمونه موضوع هسته - kthread_create Kernel Thread Example - kthread_create

• نمونه موضوع هسته - kthread_run Kernel Thread Example - kthread_run

• نمونه دو هسته هسته Two Kernel Threads Example

• آیا می توانیم دو رشته هسته با یک نام داشته باشیم؟ Can we have two kernel threads with same name

• اگر از ()kthread_should_stop در تابع thread استفاده نکنیم چه اتفاقی می افتد What happens if we don't use kthread_should_stop() in thread function

• اگر در module_exit ()kthread_stop را صدا نکنیم چه اتفاقی می افتد What happens if we don't call kthread_stop() in module_exit

• چاپ شناسه پردازنده در ماژول هسته Print processor id in kernel module

• نمونه ای از Thread کرنل لینوکس از شرایط مسابقه Linux Kernel Thread example of race condition

• امتحان Quiz

پشتیبانی ماژول برای چندین هسته Module Support for Multiple Kernels

• LINUX_VERSION_CODE ماکرو LINUX_VERSION_CODE Macro

• KERNEL_VERSION ماکرو KERNEL_VERSION Macro

• UTS_RELEASE UTS_RELEASE

• نمونه ماژول هسته لینوکس که از چندین نسخه پشتیبانی می کند Linux Kernel Module example supporting multiple versions

• خروجی مرحله از پیش پردازش شده Output of pre-processed stage

• منابع Resources

بخش پاداش Bonus Section

• اهمیت ماکرو __init Significance of __init macro

• آیا می توانیم از ماکرو __init برای ماژول های داخلی استفاده کنیم؟ Can we use __init macro for builtin modules

• __خروج ماکرو __exit macro

• __initdata و __exitdata ماکرو __initdata and __exitdata macro

• چگونه ماژول های داخلی را فهرست می کنید How do you list builtin modules

• نحوه بارگذاری خودکار ماژول ها How to load modules automatically

• لیست سیاه ماژول های هسته Blacklisting Kernel Modules

• لیست سیاه ماژول های هسته قسمت 2 Blacklisting Kernel Modules Part 2

• ارسال پارامترها به ماژول های هسته لینوکس که با استفاده از modprobe بارگذاری شده اند Passing Parameters to Linux Kernel Modules loaded using modprobe

• سیستول systool