Formation Écriture de drivers Linux

Description

Cette formation à l’écriture de drivers pour Linux vous permettra de maîtriser les rouages de la programmation de pilotes pour Linux.

Pendant 4 jours, vous apprendrez à :

• Développer des modules noyau,
• Manipuler les appels-système,
• Gérer la mémoire et les interruptions,
• Intégrer des drivers pour différentes catégories de périphériques (carte réseau, bus USB, etc.) et
• Construire un driver USB en parcourant l’ensemble du cycle de vie de l’implémentation.

Public

Cette formation est destinée aux professionnel·le·s souhaitant développer des pilotes fiables et optimisés sur Linux.

Les objectifs

• Maîtriser les concepts et techniques de la programmation noyau sous Linux
• Analyser et intégrer des drivers pour différents types de périphériques
• Concevoir et optimiser des drivers performants et robustes

Pré-requis

• Connaissances utilisateur de Linux (installation, manipulation de base)
• Notions en langage C (syntaxe, compilation)
• Ordinateur portable à apporter

Le programme de la formation Écriture de drivers Linux

Jour 1 : Fondamentaux du noyau Linux et écriture de module

• Le noyau Linux et ses modules
  • Noyau Linux (modèle, versions, évolutions du kernel, modules)
  • Développement en mode kernel (outils, compilation du noyau, programmation en mode kernel)
  • Écriture de modules noyau (headers, macros, licences, messages, Makefile et dépendances)
• Les appels-système de Linux
  • Appels-système
    • principe et suivi d’un appel-système
  • Environnement du noyau
    • contexte de tâche
    • espaces d’adressage et échanges
  • Système de fichiers /proc
    • ajout d’entrée
    • méthodes de lecture et d’écriture

Mises en pratique :

• Manipulation de modules précompilés, écriture, compilation et test d’un module, tests de modules avec dépendances
• Appels-système invoqués par une application, échange de données entre espace utilisateur et kernel

Jour 2 : Exploration de l’API interne du noyau et pilotes en mode caractères

• API interne du kernel
  • Fonctions habituelles de libC
    • chaînes, mémoire et fonctions mathématiques
  • Mise au point et débogage
    • warning
    • panic
  • Élements temporels
    • ticks, mesure du temps, attentes et actions différées
  • Gestion mémoire
    • allocation et gestion des pages
• Driver en mode caractères
  • Enregistrement d’un driver
    • principe, numéros, modèle de drivers et classes
  • Méthodes d’un driver
    • open(), close(), read(), write(), ioctl()
  • Synchronisation entre appels-système
    • nécessité d’une synchronisation
    • mutex

Mises en pratique :

• Mesure de granularité d’horodatage, de précision des timers, appels-systèmes de bases, manipulation des adresses virtuelles, physiques et de pages mémoire
• Numéros majeur-mineur, appel des méthodes du driver, classe personnalisée, écriture d’un driver simple, implémentation d’un ioctl()

Jour 3 : Accès au matériel, interruptions et drivers réseau

• Accès au matériel
  • Entrées-sorties
    • ports dédiés, mapping en adresses virtuelles, GPIO et bus PCIe
  • Interruptions
    • contexte d’interruption et handlers
    • activation et désactivation
    • routine de service
  • Traitement différé
    • tasklet, workqueue et threaded interrupt
  • Synchronisation et attente d’événement
    • spinlock() et wait_queue
    • méthodes bloquantes et non-bloquantes
  • Projection mémoire
    • méthode mmap()
    • DMA
• Driver réseau
  • Périphérique réseau
    • interfaces, protocoles, enregistrement et adressage
  • Driver réseau
    • enregistrement, activation, socket buffer, statistiques d’utilisation

Mises en pratique :

• Interactions par GPIO, écriture d’un handler d’interruption, driver virtuel en mode caractère, synchronisation par mutex et spinlock, utilisation d’une waitqueue, implémentation de mmap()
• Enregistrement d’un driver netdev miroir, gestion des statistiques

Jour 4 : Drivers USB

• Utilisation d’un bus
  • Le sous-système USB (principe, environnement USB Core)
  • Implémentation d’un driver USB
    • enregistrement, identifiants, endpoints, classes, URB
• Discussions libres sur l’ensemble des thèmes abordés

Mises en pratique :

• Communication avec un bus USB, énumération, écriture et lecture vers un device USB
• Expérimentations libres suivant les demandes des participants

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Formateur

Christophe BLAESS

Ingénieur Linux industriel depuis plus de 20 ans, Christophe est intéressé par les aspects bas niveau de Linux (embarqué, temps réel, drivers, etc.) et est attaché aux logiciels libres en général.

Il est l'auteur de plusieurs livres sur Linux (Développement système sous Linux, Écriture de scripts shell sous Linux, Solutions temps réel sous Linux…). Christophe aime partager ses connaissances avec ses pairs et est aussi le créateur de nombreux projets libres sur Github.

Au-delà de ses activités d'ingénierie (développement, mise au point de systèmes embarqués, conseil et assistance technique) et de formation, Christophe organise régulièrement différentes manifestations sur Linux embarqué (Paris embedded meetup et Live embedded event notamment).

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