강의

멘토링

커뮤니티

Hardware

/

Embedded IoT

Cấu trúc và nguyên lý của nhân Linux: Interrupt [Tác giả giảng trực tiếp Phần 1-5]

Tác giả "디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리" giải thích đúng đắn khái niệm cốt lõi về interrupt của kernel Linux (v6.1) mới nhất, được dùng nhiều nhất trong phần mềm hệ thống.

(5.0) 5 đánh giá

228 học viên

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

Dịch cái này sang tiếng Việt

  • Ngắt: Khái niệm cơ bản và cách hoạt động

  • Xử lý ngắt theo góc nhìn của driver thiết bị

  • Xử lý ngắt nhìn từ kiến trúc Arm

  • Cấu trúc dữ liệu quản lý ngắt

1. Phát hành coupon giảm giá 30% khi vượt qua 500 người🙏

Để kỷ niệm việc vượt qua 500 học viên đăng ký khóa học Linux Kernel, chúng tôi phát hành coupon giảm giá 30%. Cảm ơn các bạn. Chỉ dành cho 100 người đầu tiên.

Liên kết coupon giảm giá 30%: https://inf.run/i3zsz

2. Hướng dẫn lộ trình 🎯

Bài giảng này là lộ trình'Linux kernel - khóa học cơ bản dành cho nhà phát triển phần mềm hệ thống'được bao gồm trong khóa học.

Những ai muốn học có hệ thống các chức năng chính cấu thành nên nhân Linux thì nên sử dụng lộ trình học (giảm giá 30% toàn bộ khóa học).

Bán dẫn hệ thống, lĩnh vực ô tô, v.v.

Nhân Linux mà các nhà phát triển phần mềm hệ thống nhất định phải biết


Hệ điều hành được sử dụng nhiều nhất trên tất cả các thiết bị IT là gì? Chính là hệ điều hành Linux. Nó được sử dụng trong điện thoại thông minh, TV kỹ thuật số, hệ thống giải trí hàng không và máy chủ. Các công ty bán dẫn hệ thống sử dụng Linux (Linux device driver) để điều khiển phần cứng mà họ thiết kế. Ngoài ra, Linux cũng được ứng dụng rộng rãi trong các bộ phận khác nhau cấu thành xe điện (Automotive) như hệ thống thông tin giải trí (infotainment), lái xe tự động, và telematics.

Cốt lõi của hệ điều hành Linux là Linux kernel. Cùng với kiến trúc Armv8-A, có thể nói rằng Linux kernel là nội dung đòi hỏi kiến thức nền tảng cần thiết nhất trong ngành phần mềm hệ thống hiện tại.

Các nhà phát triển phần mềm hệ thống Linux, lập trình viên hệ thống nhúng Linux (BSP) chú ý!

✅ Trong lĩnh vực phần mềm hệ thống Linux bao gồm bán dẫn hệ thống, lĩnh vực xe điện (tự lái, infotainment) là nhà phát triển junior

✅ Những người chuẩn bị việc làm muốn làm việc trong lĩnh vực phát triển phần mềm hệ thống Linux như bán dẫn hệ thống, xe điện

✅ Người mong muốn học cao học trong lĩnh vực phần mềm hệ thống Linux (bộ nhớ, hệ thống tập tin, hệ điều hành)

✅ Các lập trình viên từ các lĩnh vực khác muốn chuyển đổi sự nghiệp sang lĩnh vực phần mềm hệ thống Linux

Tuy nhiên, kernel Linux là một rào cản khổng lồ đối với những người mới bắt đầu trong lĩnh vực phần mềm hệ thống. Những người mới bắt đầu có lẽ đã có kinh nghiệm từ bỏ việc học kernel Linux nhiều lần. Kernel Linux vốn đã khó khăn này đang ngày càng phát triển phức tạp hơn khi các phiên bản được nâng cấp.Từ năm 2024 trở đi, phiên bản nhân Linux đã được nâng cấp lên v6.6 trở lên vànhưng rào cản gia nhập đang ngày càng cao hơn.

Các nhà phát triển phần mềm hệ thống Linux hoạt động trong nhiều lĩnh vực khác nhau bao gồm cả bán dẫn hệ thống và xe điện đều biết rằng họ cần hiểu rõ về Linux kernel để có thể nâng cao năng lực phát triển của mình. Tuy nhiên, họ đang gặp khó khăn trong việc nắm bắt cách thức học Linux kernel và quan trọng hơn là những nội dung nào cần nắm vững trong công việc thực tế.

Ngắt - cốt lõi của việc phát triển trình điều khiển thiết bị Linux

Khi mới bắt đầu làm nhà phát triển phần mềm hệ thống Linux, bạn sẽ làm những công việc gì? Tùy thuộc vào tính chất và nhiệm vụ của dự án, nhưng phần lớn sẽ phát triển Linux device driver. Khi phát triển Linux device driver, một trong những yếu tố bắt buộc phải triển khai và tối ưu hóa là interrupt. Ngoài ra, interrupt có liên quan mật thiết với nhiều chức năng chính tạo nên Linux kernel. Nó có mối liên hệ sâu sắc với kỹ thuật interrupt bottom half, dynamic timer, Preemptive scheduling và hoạt động của signal.

Vì vậy, tôi đã giải thích về interrupt trong chương 5 của cuốn sách 'Cấu trúc và Nguyên lý của Linux Kernel' mà tôi viết. Tôi đã cấu trúc để các độc giả có thể học về interrupt thông qua thực hành debug ftrace bằng nhiều cách khác nhau.

Điểm khác biệt của khóa học

Khóa học này được cấu thành từ nội dung chưa từng được đề cập trên YouTube hay bất kỳ nền tảng giảng dạy nào khác! Chúng ta sẽ debug cách thức hoạt động của interrupt và các cấu trúc dữ liệu liên quan thông qua memory dump của Linux kernel. Những ai tham gia khóa học này có thể tải xuống chương trình giáo dục (TRACE32) để thực hành trực tiếp.

1. Cung cấp chương trình mô phỏng TRACE32 (dành cho giáo dục) và 6 bản dump kernel Linux

Trình gỡ lỗi và chương trình TRACE32 được sử dụng rộng rãi trong toàn bộ quá trình phát triển phần mềm hệ thống Linux. Chương trình TRACE32 cần có giấy phép mới có thể chạy được. Khi bạn tham gia khóa học nàyChương trình mô phỏng TRACE32 giáo dục từ 'Tài liệu bài giảng Inflearn'có thể tải xuống để sử dụng trực tiếp chương trình mô phỏng TRACE32 để debug memory dump. Ngoài ra, bạn có thể tải xuống 6 kernel memory dump để thực hành debug các hoạt động đa dạng của interrupt (gọi interrupt handler, Preemption).

2. Giải thích khái niệm cơ bản về interrupt một cách dễ hiểu và chi tiết

Khi học về nhân Linux, chúng ta phân tích mã nguồn nhân. Tuy nhiên, trong quá trình phân tích mã nguồn nhân, chúng ta gặp phải nhiều trở ngại. Khó có thể xác định hàm đó được gọi theo luồng nào, cấu trúc dữ liệu của routine đang phân tích thực sự có giá trị gì. Bài giảng này sẽ phá bỏ tất cả những trở ngại đó.

Phân tích mã nguồn kernel Linux liên quan đến interrupt cùng với call stack của chương trình TRACE32 và các cấu trúc dữ liệu chi tiết. Có thể học interrupt hiệu quả hơn nhiều so với việc tự học kernel Linux một mình. Ngoài ra, còn phân tích cả các thông điệp ftrace được trích xuất từ memory dump nên có thể nắm bắt chi tiết nguyên lý hoạt động của interrupt một cách lập thể.

3. Giới thiệu phương pháp debug của các nhà phát triển BSP kernel Linux tại các công ty bán dẫn hệ thống toàn cầu

Gần đây ngành công nghiệp bán dẫn hệ thống đang nổi lên. Các nhà phát triển BSP kernel Linux của Qualcomm - công ty có công nghệ hàng đầu trong số các công ty bán dẫn hệ thống toàn cầu - sẽ debug driver kernel Linux theo cách nào?

Trong bài giảng này, chúng ta sẽ đề cập đến nội dung sau. Sử dụng TRACE32 simulator để debug memory dump của Linux kernel, phân tích cấu trúc dữ liệu của kernel liên quan đến interrupt, đồng thời load memory dump bằng crash-utility để phân tích các hoạt động chính của kernel.

Chúng ta sẽ học những nội dung như thế này

Đầu tiên sẽ giải thích cách thức xử lý interrupt và mô tả luồng xử lý interrupt từ nhiều góc độ khác nhau.

Giải thích chi tiết toàn bộ luồng thực thi khi interrupt được kích hoạt từ kernel Linux và ứng dụng người dùng theo quan điểm kiến trúc Armv8.

Phân tích bảng vector exception của Armv8 khi interrupt được kích hoạt trong kernel Linux. Tiếp theo, phân tích chi tiết routine xử lý exception handler được thực hiện.

Phân tích bảng vector exception của Armv8 khi interrupt được kích hoạt từ ứng dụng người dùng. Tiếp theo, phân tích chi tiết routine xử lý exception được thực hiện đến cấp độ lệnh assembly.

Phân tích luồng xử lý interrupt theo bức tranh tổng thể và mô tả chi tiết các hàm được thực thi trong hệ thống con IRQ (không phụ thuộc vào kiến trúc Arm).

Sử dụng các chương trình gỡ lỗi TRACE32 và Crash-utility để phân tích cấu trúc dữ liệu liên quan đến ngắt.

Sử dụng TRACE32 để debug hàm xử lý ngắt bcm2835_mmc_irq(). Phân tích chi tiết mã nguồn của trình xử lý ngắt cùng với call stack và các cấu trúc dữ liệu liên quan.

Giới thiệu ngữ cảnh ngắt (interrupt context) và giải thích mã ví dụ có thể kiểm tra ngữ cảnh ngắt.

Phân tích mã nguồn kernel kích hoạt ngữ cảnh ngắt. Giải thích lý do tại sao không nên gọi các hàm kernel có thể chuyển vào trạng thái sleep trong ngữ cảnh ngắt, và giới thiệu mã xử lý ngoại lệ khi thu được mutex làm ví dụ.

Giải thích chi tiết cách thức hoạt động của Preemption được xử lý sau khi hoàn thành việc thực thi Interrupt Service Routine. Đồng thời, tiến hành debug chi tiết hoạt động khi xảy ra Preemption bằng chương trình debugging TRACE32.

Giới thiệu cách thiết lập sự kiện ftrace để tracing hoạt động của interrupt. Sẽ giải thích về luồng thực thi của interrupt handler và điều kiện của interrupt context thông qua việc phân tích chi tiết ftrace message.

Phân tích chi tiết mã nguồn kernel xuất ra thông điệp ftrace để tracing hoạt động của interrupt.

Cung cấp chương trình TRACE32 giáo dục và 6 bản dump bộ nhớ kernel Linux

Trong bài gi강 này, chúng ta sẽ tìm hiểu về phương pháp debug tiên tiến (Advanced) nhất trong ngành phần mềm hệ thống Linux -Các nhà phát triển kernel Linux của Qualcomm, công ty bán dẫn hệ thống hàng đầu thế giới, đang debug- Phương pháp debug memory dump của Linux kernel được giới thiệu. Có thể debug các cấu trúc dữ liệu chính của interrupt bằng cách sử dụng các chương trình debugging như TRACE32 và Crash utility.

✅ Bạn có thể tải xuống chương trình TRACE32 giáo dục (phiên bản mô phỏng) từ chương trình giảng dạy của khóa học.Học viên có thể sử dụng chương trình TRACE32 để tải kernel memory dump được cung cấp trong bài giảng này và thực hành debug cùng với giảng viên.

✅ Được vận hành như một dự án mã nguồn mở, bạn có thể tải xuống trực tiếp Crash Utility để tải kernel memory dump và thực hiện debug. Sử dụng các tính năng đa dạng mà Crash Utility hỗ trợ để phân tích cấu trúc dữ liệu của kernel hoặc call stackGỡ lỗi trực tiếpCó thể làm được.

Dựa trên kinh nghiệm viết sách/giảng dạy
Sâu sắc và chi tiết hơn ai hết!

Trong lĩnh vực phần mềm hệ thống tại Hàn Quốc, tác giả duy nhất viết sách về 'Linux Kernel' và 'Kiến trúc Arm (Armv8-A, Armv7-A)'. Đồng thời là nhà phát triển thực tế hiểu rõ nhất các xu hướng phần mềm hệ thống mới nhất (xe điện, bán dẫn hệ thống - phần mềm hệ thống), và là nhà giáo dục tích cực nhất trong việc truyền bá kiến thức trong lĩnh vực phần mềm hệ thống.

  • 'Học cấu trúc và nguyên lý của Linux kernel thông qua debugging' (2021, Giải thưởng sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc) tác giả

  • Tác giả của 'Cấu trúc và nguyên lý kiến trúc Arm cho phát triển phần mềm hệ thống' (2024, Giải thưởng sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc)

  • 'Programmers Dev Course: Chuyên gia hệ thống Linux và kernel' - Giảng viên chính

  • Tháng 6 năm 2022, Hội nghị Khoa học Máy tính Tổng hợp Hàn Quốc (KCC2022) - Bài thuyết trình Tutorial [Chinh phục Linux Kernel bằng ftrace]

  • LG Electronics gi강viên nội bộ về 'Linux Kernel' và 'Kiến trúc Armv8' (bao gồm các nhà phát triển trong nước và nước ngoài) - (2020~2024)


Tôi có thể tự tin nói rằng tôi là một giáo육자 có thể giải thích các chức năng chính cấu thành nhân Linux tốt hơn bất kỳ ai khác trong nước.

Những lưu ý trước khi học

Lưu ý khi sử dụng chương trình TRACE32

  • Chương trình giáo dục TRACE32 chỉ có thể thực hành trong môi trường Windows.

  • Chương trình giáo dục TRACE32 chỉ có thể được sử dụng cho mục đích 'giáo dục' và không được phép chỉnh sửa hoặc phân phối cho mục đích thương mại.

  • Nếu có thắc mắc khi sử dụng chương trình giáo dục TRACE32 trong bài giảng này thìNhất định dành cho các nhà giáo dụcHãy đặt câu hỏi.

Môi trường thực hành và tài liệu giảng dạy được cung cấp

  • Hệ điều hành và phiên bản (OS): Raspberry Pi (Raspbian), Linux kernel v6.1

  • Tài liệu hướng dẫn cài đặt và chương trình giáo dục TRACE32 (bài giảng)

  • 6 bản dump bộ nhớ kernel Linux (vmcore)

Kiến thức tiên quyết và lưu ý

  • Sẽ tốt nếu bạn biết đại khái Linux hoạt động như thế nào.

  • Tốt nhất là bạn nên nghe trước khóa học 'Cấu trúc và Nguyên lý của Linux Kernel: Debugging - Basic [Tác giả trực tiếp giảng dạy Phần 1-2]'.

  • Nếu bạn có kiến thức về hệ điều hành hoặc kiến trúc máy tính thì sẽ có thể học bài một cách thoải mái hơn.

  • Không cần có kiến thức sâu về nhân Linux làm điều kiện tiên quyết.

Khuyến nghị cho
những người này

Khóa học này dành cho ai?

  • Lập trình viên junior mong muốn phát triển năng lực trong lĩnh vực phần mềm hệ thống, bao gồm bán dẫn hệ thống và lĩnh vực xe điện (tự lái, thông tin giải trí).

  • Người tìm việc mong muốn phát triển phần mềm hệ thống trong các lĩnh vực như bán dẫn hệ thống, xe điện.

  • Sinh viên đại học với mục tiêu học cao học trong lĩnh vực phần mềm hệ thống (bộ nhớ, hệ thống tệp, hệ điều hành)

  • Nhà phát triển từ lĩnh vực khác muốn chuyển đổi sang phần mềm hệ thống

Cần biết trước khi bắt đầu?

  • Ngôn ngữ C

  • Cấu trúc máy tính

  • Hệ điều hành

Xin chào
Đây là

5,836

Học viên

183

Đánh giá

89

Trả lời

4.9

Xếp hạng

22

Các khóa học

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

Chương trình giảng dạy

Tất cả

56 bài giảng ∙ (6giờ 13phút)

Tài liệu khóa học:

Tài liệu bài giảng
Ngày đăng: 
Cập nhật lần cuối: 

Đánh giá

Tất cả

5 đánh giá

5.0

5 đánh giá

  • ioniakim2638님의 프로필 이미지
    ioniakim2638

    Đánh giá 9

    Đánh giá trung bình 4.9

    5

    100% đã tham gia

    • dlrbcnvk님의 프로필 이미지
      dlrbcnvk

      Đánh giá 19

      Đánh giá trung bình 4.9

      5

      60% đã tham gia

      • lord8465님의 프로필 이미지
        lord8465

        Đánh giá 2

        Đánh giá trung bình 5.0

        5

        31% đã tham gia

        • aceoftop1975님의 프로필 이미지
          aceoftop1975

          Đánh giá 109

          Đánh giá trung bình 5.0

          5

          100% đã tham gia

          2024/07/14/Sun 15:27 I really enjoyed the lecture. Thank you.

          • kimkyungmin6357님의 프로필 이미지
            kimkyungmin6357

            Đánh giá 1

            Đánh giá trung bình 5.0

            5

            60% đã tham gia

            1.163.444 ₫

            Khóa học khác của austinkim

            Hãy khám phá các khóa học khác của giảng viên!

            Khóa học tương tự

            Khám phá các khóa học khác trong cùng lĩnh vực!