Inflearn brand logo image
Inflearn brand logo image
Inflearn brand logo image
Hardware

/

Embedded IoT

Linuxカーネルの構造と原理:割り込み [著者直講 1部-5]

システムソフトウェアで最も多く使われている、最新のLinuxカーネル(v6.1)のインタラプトの核心概念を「デバッグを通じて学ぶLinuxカーネルの構造と原理」の著者が適切に説明します。

  • austinkim
저자 직강
임베디드리눅스
리눅스커널
인터럽트
Operating System
Linux
linux-kernel
ARM Architecture
interrupt

こんなことが学べます

  • インタラプトの基本概念と動作方式

  • デバイスドライバの観点からインタラプトの処理方式

  • Armアーキテクチャ観点でのインタラプト処理方式

  • 割り込みを管理するデータ構造

<お知らせ>

1. 500人突破30%割引クーポン発行🙏

Linuxカーネル講義受講500人突破を記念して30%割引クーポンを発行します。ありがとうございます。先着順100名です。

-30%割引クーポンリンク: https://inf.run/GmqK5

2. ロードマップ案内🎯

今回の講義<Linuxカーネルの構造と原理:割り込み[著者直講1部-5]>はロードマップ「システムソフトウェア開発者向けのLinuxカーネル - basic course」に含まれる講義。

体系的にLinuxカーネルを構成する主な機能を学びたい方は、ロードマップ(全講義の30%割引)を活用してください。

システム半導体、自動車分野など

システムソフトウェア開発者なら、知っておくべきLinuxカーネル


すべてのITデバイスで最も一般的なオペレーティングシステムは何ですか?それはLinuxオペレーティングシステムです。スマートフォン、デジタルテレビ、航空エンターテイメントシステム、サーバーに使用されています。システム半導体メーカーでLinux(Linuxデバイスドライバ)を活用して、自分が設計したハードウェアを制御します。また、電気自動車(Automotive)を構成するさまざまな部品(インフォテインメント、自律走行、テレメティクス)にもLinuxが多く活用されています。

Linuxオペレーティングシステムの中核はLinuxカーネルです。 Armv8-Aアーキテクチャに加えて、現在のシステムソフトウェア業界で最も必要な基盤知識が要求される内容がLinuxカーネルとも見られます。

Linuxシステムソフトウェア開発者、Linux組み込みシステム(BSP)プログラマーに注目!

システム半導体、電気自動車分野(自律走行、インフォテインメント)を含むLinuxシステムソフトウェア分野でジュニア開発者

システム半導体、電気自動車分野などのLinuxシステムソフトウェア開発分野で働きたい就職準備生

Linuxシステムソフトウェア分野(メモリ、ファイルシステム、オペレーティングシステム)の大学院進学希望者

✅Linuxシステムソフトウェアの分野にキャリアを切り替えたい他の分野の開発者

ところで、Linuxカーネルはシステムソフトウェア分野の入門者にとって巨大な障壁のような存在です。入門者はLinuxカーネルを学び、何度もあきらめた経験があるでしょう。その難しいLinuxカーネルのバージョンがアップグレードされるにつれて、ますます複雑に進化しています。 2024年以降、Linuxカーネルバージョンはv6.6以降にアップグレードされていますが、進入障壁がさらに高まっています。

システム半導体、電気自動車分野をはじめとする様々な分野に包まれたLinuxシステムソフトウェア開発者は、Linuxカーネルをよく知ってこそ開発能力を育てることができるという事実は知っています。しかし、Linuxカーネルをどのように学び、何より実務でどんな内容をよく知るべきかを感じにくい状況です。

Linuxデバイスドライバ開発の中心となる割り込み

初めてLinuxシステムソフトウェア開発者として入門したらどうしますか?プロジェクトの性質とミッションによって異なりますが、ほとんどの場合、Linuxデバイスドライバを開発しています。 Linuxデバイスドライバを開発する場合、必ず実装して最適化する必要のある要素の1つは割り込みです。また、割り込みは、Linuxカーネルを構成する主な機能に多く関連しています。割り込み後半のテクニック、ダイナミックタイマー、プリエンプティブスケジューリング、およびシグナルアクションとの関連が深い。

それで、私が書いた「Linuxカーネルの構造と原理」の本の第5章で割り込みを説明します。さまざまな方法で、読者の方がftraceデバッグ実習を通じて割り込みを学べるように構成しました。

講義の差別化ポイント

今回の講義は、これまで一度もYouTubeやある講義のプラットフォームで取り上げたことのないコンテンツで構成されています!割り込みの動作方法と関連するデータ構造をLinuxカーネルメモリダンプでデバッグします。この講義を受講される方は、教育用プログラム(TRACE32)をダウンロードして直接練習することができます。

1. TRACE32シミュレータプログラム(教育用)と6つのLinuxカーネルダンプを提供

Linuxシステムソフトウェアの開発全体に、TRACE32デバッガとプログラムは広く使用されています。 TRACE32 プログラムは、ライセンスが必要な場合に実行できます。この講義を受講すると、教育用TRACE32シミュレータプログラムを「Inflearn講義資料」からダウンロードし、直接TRACE32シミュレータプログラムを活用してメモリダンプをデバッグできます。また、割り込みのさまざまな動作(割り込みハンドラ呼び出し、Preemption)をデバッグできる6つのカーネルメモリダンプをダウンロードして練習することができます。

2. 割り込みの基本概念を簡単かつ詳細に説明

Linuxカーネルを学ぶときにカーネルソースを分析します。ところで、カーネルソースを分析する過程で多くの障害物に遭遇します。その関数がどのフローで呼び出されるか、分析するルーチンのデータ構造が実際にどの値であるかを確認するのは困難です。今回の講義は、このすべての障害を解体します。

割り込みに関連するLinuxカーネルソースをTRACE32プログラムのコールスタックと詳細なデータ構造とともに分析します。単独でLinuxカーネルを学ぶときよりもはるかに効率的に割り込みを学ぶことができます。また、メモリダンプから抽出したftraceメッセージまで解析することで、立体的に割り込みの動作原理を細かく把握できます。

3. グローバルシステム半導体メーカーのLinuxカーネルBSP開発者が行うデバッグ方法の紹介

近年、システム半導体業界が浮上している。グローバルシステム半導体メーカーの中で最高の技術力を持つQualcomm LinuxカーネルBSP開発者はどのようにLinuxカーネルドライバをデバッグしますか?

今回の講義でこの内容を取り上げます。 LinuxカーネルのメモリダンプをTRACE32シミュレータを使用して、割り込みに関連するカーネルのデータ構造をデバッグしながら、クラッシュユーティリティでメモリダンプをロードしてカーネルの主な動作を分析します。

このようなことを学びます。

まず、割り込みの処理方法を説明し、さまざまな観点から割り込みが処理されるフローについて説明します。

Linuxカーネルとユーザーアプリケーションで割り込みが発生したときの全体的な実行フローをArmv8アーキテクチャの観点から詳しく説明します。

Linuxカーネルで割り込みが発生したときのArmv8のException Vectorテーブルを分析します。次に、処理される取り込みハンドラルーチンを詳細に分析します。

ユーザーアプリケーションで割り込みが発生したときのArmv8のアクセプションベクトルテーブルを分析します。次に、処理される取り込みハンドラルーチンをアセンブリ命令レベルまで詳細に分析する。

割り込みが処理されるフローを大きな画像として分析し、IRQサブシステム(Armアーキテクチャに依存しない)で実行される関数について詳しく説明します。

TRACE32とCrash-utilityデバッグプログラムを使用して、割り込みに関連するデータ構造を分析します。

TRACE32 による割り込みハンドラ bcm2835_mmc_irq() 関数をデバッグします。コールスタックと関連データ構造とともに、割り込みハンドラのソースコードを詳細に分析します。

割り込みコンテキストを紹介し、割り込みコンテキストを確認できるコード例について説明します。

割り込みコンテキストをイネーブルにするカーネルソースコードを解析します。割り込みコンテキストでスリープから入るカーネル関数を呼び出すべきではない理由を説明し、例としてミューテックスを取得する際の例外処理コードを紹介します。

割り込みサービスルーチンの実行を終えた後に処理されるPreemptionの動作方法を詳細に説明します。また、プリエンプション時の動作をTRACE32デバッグプログラムで詳細にデバッグします。

割り込みの動作をトレースする ftrace イベントを設定する方法を紹介します。 ftrace message を詳細に分析しながら、割り込みハンドラの実行フローと割り込みコンテキストの条件について説明します。

割り込みの動作をトレースする ftrace メッセージを出力するカーネルソースコードを詳細に解析します。

トレーニング用TRACE32プログラムと6つのLinuxカーネルメモリダンプを提供

今回の講義では、Linuxシステムソフトウェア業界で最も先進的な(Advanced)デバッグ方式である -グローバルトップレベルシステム半導体メーカーである、クアルコムLinuxカーネル開発者がデバッグする- Linuxカーネルメモリダンプをデバッグする方法を紹介します。 TRACE32やクラッシュユーティリティなどのデバッグプログラムを活用して、割り込みの主なデータ構造をデバッグできます。

教育用TRACE32プログラム(シミュレータ版)を講義カリキュラムからダウンロードできます。受講生はTRACE32プログラムで、今回の講義で提供されるカーネルメモリダンプをロードし、一緒に従いながらデバッグできます。

オープンソースプロジェクトとして動作するCrash Utilityを直接ダウンロードして、カーネルメモリダンプをロードしてデバッグできます。 Crash Utilityがサポートするさまざまな機能を活用して、カーネルのデータ構造やコールスタックを直接デバッグできます。

本の執筆/講義の経歴に基づいて
誰よりも深く詳細に!

国内システムソフトウェア分野で専務後務限! 「Linuxカーネル」の本と「Armアーキテクチャ(Armv8-A、Armv7-A)」の本を書いた著者です。また、最新のシステムソフトウェアトレンド(電気自動車、システム半導体 - システムソフトウェア)を最もよく知っている現業開発者であり、システムソフトウェア分野で最も知識の伝播活動を活発にする教育者です。

  • 「デバッグを通じて学ぶLinuxカーネルの構造と原理」2021年、大韓民国学術院優秀図書上)著者

  • 「システムソフトウェア開発のためのArmアーキテクチャの構造と原理」( 2024年、大韓民国学術院優秀図書上著者

  • 「プログラマスデブコース: Linuxシステムとカーネルの専門家」メインインストラクター

  • 2022年6月、韓国コンピュータ総合学術大会(KCC2022) - チュートリアル発表 [ftraceを利用してLinuxカーネルを征服する]

  • LG電子「Linuxカーネル」および「Armv8アーキテクチャ」社内講師(国内および海外開発者を含む) - (2020年~2024年)


国内で誰よりもLinuxカーネルを構成する主な機能をよく説明できる教育者だと自信を持ってお話しできます。

受講前の注意

TRACE32プログラムを使用するときの注意事項

  • TRACE32トレーニングプログラムはWindows環境でのみ実践できます。

  • TRACE32教育プログラムは「教育用」としてのみ利用可能であり、商業目的で修正または配布することはできません。

  • 今回の講義のTRACE32教育用プログラムを使用してお問い合わせがあれば、必ず教育者に質問してください。

実践環境と提供される講義資料

  • オペレーティングシステムとバージョン(OS):ラズベリーパイ(ラズビアン)、Linuxカーネルv6.1

  • TRACE32教育用プログラムおよび設置ガイド文書(講義)

  • 6つのLinuxカーネルメモリダンプ(vmcore)

選手の知識と注意事項

  • おおよそのLinuxがどのように動作するかを知っておくと良いでしょう。

  • 「Linux カーネルの構造と原理: デバッグ - Basic [著者直講 1部-2]」 講義をなるべく先に聞いてきてください。

  • オペレーティングシステムやコンピュータの構造について知っていれば、より簡単にクラスを聴くことができます。

  • Linuxカーネルに関する深いプレーヤーの知識は必要ありません。

こんな方に
おすすめです

学習対象は
誰でしょう?

  • システム半導体、電気自動車分野(自動運転、インフォテインメント)を含むシステムソフトウェア分野で能力を伸ばしたいジュニア開発者

  • システム半導体、電気自動車分野といったシステムソフトウェア開発をしたい就職活動生

  • システムソフトウェア分野(メモリ、ファイルシステム、OS)の大学院進学を目指す大学生

  • システムソフトウェア分野へキャリア転換を考えている他分野のエンジニア

前提知識、
必要でしょうか?

  • C言語

  • コンピュータ構造

  • オペレーティングシステム

こんにちは
です。

5,437

受講生

148

受講レビュー

84

回答

4.9

講座評価

21

講座

글로벌 저자 & 리눅스 시스템 소프트웨어 개발자 (Arm, RISC-V 아키텍처)

국내 시스템 소프트웨어 분야에서 전무후무한! 'Arm 아키텍처(Armv8-A, Armv7-A)'와 '리눅스 커널' 책을 쓴 저자(2권의 책 모두 대한민국 학술원 우수도서에 선정)이며, 국내 최초로 해외 출판사(Packt)를 통해 "Reverse Engineering Armv8-A Systems" 책(영어)을 집필한 글로벌 저자입니다. 무엇보다 최신 시스템 소프트웨어 트렌드(전기자동차, 시스템 반도체- 시스템 소프트웨어)를 가장 잘 알고 있는 현업 개발자입니다. 또한 시스템 소프트웨어 분야에서 가장 지식 전파 활동을 활발하게 하는 교육자입니다. 

  • 'Reverse Engineering Armv8-A Systems: A practical guide to Kernel, Firmware, and TrustZone analysis' 책(영어) 저자, (Packt 출판사)

  • '시스템 소프트웨어 개발을 위한 Arm 아키텍처의 구조와 원리'(2024년, 대한민국 학술원 우수도서상) 저자

  • '디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리' (2021년, 대한민국 학술원 우수도서상) 저자

  • '프로그래머스 데브 코스: 리눅스 시스템 및 커널 전문가' 메인 강사

  • 2022년 6월, 한국컴퓨터종합학술대회 (KCC2022) - 튜토리얼 발표 [ftrace를 이용해 리눅스 커널 정복하기]

  • LG전자 '리눅스 커널' 및 'Armv8 아키텍처' 사내 강사(국내 및 해외 개발자 포함) - (2020년~현재)

국내에서 어느 누구보다 리눅스 커널과 Arm 아키텍처(Armv8-A, Armv7-A)를 잘 설명할 수 있는 교육자라고 자신있게 말씀드릴 수 있습니다.

강의문의 : austindh.kim@gmail.com

주요 로드맵 🎯

'시스템 소프트웨어 개발자를 위한 Arm - basic course'

'시스템 소프트웨어 개발자를 위한 Arm - advanced course'

시스템 소프트웨어 개발자를 위한 Linux kernel - basic course

カリキュラム

全体

56件 ∙ (6時間 13分)

講座資料(こうぎしりょう):

授業資料
講座掲載日: 
最終更新日: 

受講レビュー

全体

4件

5.0

4件の受講レビュー

  • dlrbcnvk님의 프로필 이미지
    dlrbcnvk

    受講レビュー 17

    平均評価 4.9

    5

    60% 受講後に作成

    • 최영주님의 프로필 이미지
      최영주

      受講レビュー 2

      平均評価 5.0

      5

      31% 受講後に作成

      • sunny75님의 프로필 이미지
        sunny75

        受講レビュー 94

        平均評価 5.0

        5

        100% 受講後に作成

        2024/07/14/일 15:27 강의 정말 잘 들었습니다. 감사합니다.

        • 김경민님의 프로필 이미지
          김경민

          受講レビュー 1

          平均評価 5.0

          5

          60% 受講後に作成

          ¥6,554

          austinkimの他の講座

          知識共有者の他の講座を見てみましょう!

          似ている講座

          同じ分野の他の講座を見てみましょう!