Cấu trúc và nguyên lý Linux kernel: Nửa sau của interrupt [Bài giảng trực tiếp của tác giả Phần 1-6]

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/Bx6Lw

2. Hướng dẫn lộ trình 🎯

Bài giảng lần 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.

Nếu bạn là nhà phát triển phần mềm hệ thống trong lĩnh vực bán dẫn hệ thống, ô tô, v.v.

Kernel Linux cần thiết 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 nên xe điện (Automotive) như hệ thống thông tin giải trí (infotainment), lái xe tự động, và telematics.

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!

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 kernel Linux 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 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. Tuy nhiên, việc nắm bắt được cách học Linux kernel như thế nào và quan trọng hơn là cần biết những nội dung gì trong công việc thực tế là một tình huống khó khăn.

Cốt lõi của cốt lõi trong phát triển Linux device driver: Phần sau của interrupt

Khi bắt đầu làm nhà phát triển phần mềm hệ thống Linux, hầu hết sẽ phát triển driver thiết bị Linux, và trong quá trình này, một trong những yếu tố bắt buộc phải triển khai và tối ưu hóa là interrupt. Nửa sau của interruptlà nội dung cần thiết phải biết cùng với interrupt. Lý do là có thể kể ra một vài điều sau;

• Hầu hết các interrupt handler được sử dụng cùng với kỹ thuật bottom half của interrupt.

• Các vấn đề chính của thiết bị ngoại vi được điều khiển thông qua ngắt được xác định trong routine liên quan đến phần sau của ngắt - cùng với trình xử lý ngắt.

Vì vậy, trong chương 6 của cuốn sách 'Cấu trúc và Nguyên lý của Linux Kernel' mà tôi đã viết, tôi giải thích về 'Kỹ thuật Xử lý Nửa Sau của Interrupt' như sau.

• threaded IRQ(IRQ thread)

• Softirq

• Tasklist

Tôi đã cấu trúc để độc giả có thể học các kỹ thuật xử lý phần sau của 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 các cấu trúc dữ liệu liên quan đến kỹ thuật bottom half của interrupt trong Linux kernel và các cấu trúc dữ liệu đa dạng cấu thành nên Linux kernel (task_struct, cấu trúc thread_info) thông qua memory dump của Linux kernel. Những người tham gia khóa học này có thể tải xuống chương trình giáo dục (TRACE32) để thực hành trực tiếp.

Bạn sẽ học những nội dung như thế này

Giải thích toàn bộ luồng xử lý interrupt và lý do tại sao cần có kỹ thuật xử lý phần sau của interrupt.

Giới thiệu phương thức threaded IRQ được sử dụng nhiều như kỹ thuật xử lý nửa sau của interrupt và giải thích các chức năng cốt lõi.

Giải thích luồng thực thi của kỹ thuật threaded IRQ theo bức tranh tổng thể và giải thích chi tiết mã nguồn.

Giới thiệu patch liên quan đến threaded IRQ và cách thiết lập ftrace. Giải thích chi tiết luồng thực thi của kỹ thuật threaded IRQ cùng với thông điệp Ftrace.

Phân tích chi tiết các cấu trúc dữ liệu liên quan đến phương thức threaded IRQ bằng cách sử dụng các chương trình TRACE32 và Crash Utility.

Giới thiệu về Softirq và giải thích lý do tại sao cần hiểu rõ về Softirq.

Giải thích chi tiết về các loại dịch vụ Softirq - thành phần cốt lõi của Softirq và quy trình thực thi từng bước.

Softirq dịch vụ yêu cầu và thực thi hoạt động - thông qua phân tích toàn bộ luồng thực thi và mã nguồn - được giải thích chi tiết.

Giải thích về kernel thread ksoftirqd/[n] là daemon thực thi dịch vụ Softirq và phân tích chi tiết về tasklet.

Giải thích các tracepoint ftrace liên quan đến Softirq và phân tích chi tiết các thông điệp ftrace.

Cung cấp chương trình TRACE32 giáo dục (simulator) 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 là debug memory dump của Linux kernel để giải thích các cấu trúc dữ liệu và call stack tạo nên kỹ thuật interrupt bottom half.

TRACE32 và Crash utility cùng các chương trình gỡ lỗi tương tự được sử dụng để cung cấp các phương pháp gỡ lỗi nâng cao có thể 'gỡ lỗi bộ nhớ kernel Linux'.

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

Tác giả toàn cầu & Nhà phát triển phần mềm hệ thống Linux (Kiến trúc Arm, RISC-V)

Trong lĩnh vực phần mềm hệ thống tại Hàn Quốc, đây là tác giả độc nhất vô nhị! Đã viết sách về 'Kiến trúc Arm (Armv8-A, Armv7-A)' và 'Linux Kernel' (cả 2 cuốn sách đều được chọn là sách xuất sắc của Viện Hàn lâm Khoa học Hàn Quốc), và là người đầu tiên tại Hàn Quốc xuất bản cuốn sách "Reverse Engineering Armv8-A Systems" (tiếng Anh) thông qua nhà xuất bản nước ngoài (Packt), là một tác giả toàn cầu. Trên hết, đây là một lập trình viên thực tế hiểu rõ nhất về các xu hướng phần mềm hệ thống mới nhất (xe điện, chất bán dẫn hệ thống - phần mềm hệ thống). Đồng thời cũng là một nhà giáo dục tích cực nhất trong việc truyền bá kiến thức trong lĩnh vực phần mềm hệ thống.

• 'Reverse Engineering Armv8-A Systems: A practical guide to Kernel, Firmware, and TrustZone analysis' tác giả cuốn sách (tiếng Anh), (nhà xuất bản Packt)

• Tác giả của '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 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 (khóa 1~2)

• 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 giảng viên nội bộ về 'Linux Kernel' và 'Kiến trúc Armv8' (bao gồm các nhà phát triển trong nước và nhà phát triển 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 điều cần lưu ý trước khi học