Глава 1. Написание простого символьного драйвера misc, прежде всего проходит по самым основам - что предполагается выполнять драйвером, пространство имён определённого устройства, имеющаяся sysfs и базовые догматы самого LDM. Затем мы окунаемся в собственно подробности написания простейшего символьного драйвера устройства; помимо прочего, вы изучите имеющуюся инфраструктуру - в действительности, собственно внутреннюю реализацию основной философии/ архитектуры того, что "если это не процесс, тогда это файл"! Вы ознакомитесь с тем как реализовывать различными способами некий символьный драйвер устройства класса misc; закрепить эти понятия помогут некоторые примеры кода. Также рассматриваются вызовы безопасности и как их решать (в данном контексте); на практике демонстрируется некий "плохой" драйвер, создающий проблему эскалации полномочий!

Глава 2. Магистрали взаимодействия пользователь - ядро, рассматривают как осуществлять взаимодействие между имеющимися пространствами ядра и пользователя, что критически важно для вас, как некого автора модуля/ драйвера. Здесь вы изучите различные интерфейсы или магистрали взаимодействия. Именно это является одной из важнейших сторон написания кода ядра/ драйвера. Используется ряд методов: взаимодействие через традиционную procfs, наилучший вариант для драйверов через sysfs и некоторые прочие, посредством debugfs, сокетов netlink и системные вызовы ioctl(2).

Глава 3. Работа с памятью ввода/ вывода аппаратуры, рассматривает ключевые стороны написания драйвера - основную проблему (а также её решение) доступа к памяти оборудования (mapped memory I/O, ввод/ вывод установленной в соответствие памяти) из периферийного устройства или периферийной микросхемы. Для доступа к памяти аппаратного ввода/ вывода и манипуляции с ней мы рассматриваем общую технологию MMIO (memory-mapped I/O, поставленного в соответствие ввода/ вывода), а также (обычную для x86) технологию PIO (port I/O, ввода/ вывода портов). Также показываются некие образцы из имеющихся драйверов ядра.

Глава 4. Обработка аппаратных прерываний, показывает в общих деталях как обрабатывать аппаратные прерывания и работать с ними. Мы вкратце начинаем с того как с аппаратными прерываниями работает само ядро, затем мы переходим к тому как вы надеетесь "выделять" некую линию прерывания (рассматривая современные API управления ресурсами), а также как правильно реализовывать конкретную подпрограмму обработки прерывания. Далее рассматривается современный подход применения потоковых обработчиков (и того, почему именно их), NMI (Non-Maskable Interrupt, не маскируемых прерываний) и кое- что ещё. Рассматриваются основные причины собственно как "верхней половины", так и "нижней половины" механизмов прерывания (hardirq, tasklet и softirqs) и собственно их использование в коде, а также ключевые сведения, связанные с за и против обработки прерываний. Завершает эту ключевую главу замер задержек прерывания при помощи современного набора инструментов [e]BPF, а также посредством Ftrace.

Глава 5. Работа с таймерами, потоками и рабочими очередями ядра, охватывает то, как применять некоторые полезные (и часто используемые драйверами) механизмы ядра - задержки, таймеры, потоки ядра и рабочие очереди. Они представляются как удобные для множества ситуаций реального мира. Всё это рассматривается здесь: как осуществлять блокирующие задержки и задержки без блокировок (как того требует конкретная ситуация), настройка и применение таймеров ядра, создание потоков ядра и работа с ними, а также применение рабочих очередей ядра. Иллюстрации этих основных понятий, для их изучения в коде, служат некоторые образцы модулей, в том числе три версии примера драйвера sed simple encrypt decrypt, простой дешифрации зашифрованного.

Глава 6. Синхронизация ядра- Часть I, прежде всего покрывает основные ключевые понятия, относящиеся к критическим разделам, атомарности, того, чего достигает понятие блокировки и, что особенно важно, то, зачем всё это. Затем мы рассматриваем относящиеся к одновременности вопросы при работе внутри самого ядра Linux; это естественным образом перемещает нас в важное руководство по блокировкам, то, что означают взаимные блокировки, а также к ключевым пдходам предотвращения взаимных блокировок. Затем глубже рассматриваются две наиболее популярные технологии блокировок ядра - взаимное исключение блокировок и спин- блокировки, причём совместно с некоторыми примерами кода (драйвера).

Глава 7. Синхронизация ядра- Часть II, продолжает наше путешествие по синхронизации ядра. Здесь вы изучите ключевые оптимизации блокировок - применение облегчённой атомизации а также (наиболее последнее достижение) операторы refcount (счётчиков ссылок) для безопасной работы с целыми, применение побитовых операций RMW для безопасного выполнения побитовых операций, а также использование спин блокировок чтения- записи поверх обычных. Также обсуждается наследование рисков, таких как "ложное совместное использование" (false sharing). Далее рассматривается обзор свободных от блокирований технологий программирования (с концентрацией на переменных для ЦПУ и их применением, причём совместно с образцами). После этого рассматривается некая критически важная тема, технологии отладки блокировок, в том числе мощной проверки правильности блокировок ядра lockdep. Эта глава завершается кратким обзором барьеров памяти (совместно с использование барьеров памяти некого имеющегося сетевого драйвера ядра).

Мы снова подчёркиваем, что данная книга предназначения для программирующих ядро, которые не знакомы с написанием драйверов устройств; некоторые темы о драйверах выходят за рамки данной книги и не рассматриваются. К ним относятся прочие типы драйверов устройств (помимо символьных), работа с имеющимся деревом устройств и тому подобное. Для освоения этих вопросов Packt предлагает вам прочие ценные руководства. Эта книга послужит отличным началом.

Мы проверили весь код из данной книги (он также имеет свой собственный репозиторий GitHub) в следующих платыормах:

Если вы пользуетесь цифровой версией данной книги, мы предлагаем вам набирать необходимый код собственноручно или, ещё лучше, получая доступ к коду через репозиторий GitHub (ссылка доступна в следующем разделе). Следование этому правилу поможет вам избежать какие бы то ни было потенциальные проблемы, связанные с копированием и вставкой кода..

Для данной книги мы регистрируемся с учётной записью llkd. Я настоятельно рекомендую вам следовать соответствующему эмпирическому правилу: не доверяйте никаким словам вовсе, вместо этого проверяйте всё самостоятельно.. Тем самым, данная книга снабжает вас множеством практических экспериментов и образцов кода драйвера ядра, которые вы можете и обязаны попробовать самостоятельно; это послужит вам великолепной подмогой в совершении действительного развития и глубокого изучения, а также понимания различных сторон разработки драйвера/ ядра Linux.

static int __init miscdrv_init(void)
{
    int ret;
    struct device *dev;
 	   

#define pr_fmt(fmt) "%s:%s(): " fmt, KBUILD_MODNAME, __func__
[...]
#include <linux/miscdevice.h>
#include <linux/fs.h>
[...]
 	   

pi@raspberrypi:~ $ sudo cat /proc/iomem