Linux Kernel Programming Part 2 - Char Device Drivers and Kernel Synchronization: Create user-kernel interfaces, work with peripheral I/O, and handle hardware interrupts

نحوه نوشتن کد درایور کاراکتر با کیفیت بالا، رابط کاربری با فضای کاربران، کار با حافظه تراشه و درک عمیق کار با وقفه های سخت افزاری و همگام سازی هسته را کشف کنید

• در مدیریت وقفه‌های سخت‌افزاری، IRQ‌های رشته‌ای، تسک‌لت‌ها، نرم‌افزارها و درک این موضوع که در هنگام استفاده از آن‌ها استفاده کنید
• تکنیک‌های قدرتمند را برای انجام رابط هسته کاربر کاوش کنید. ورودی/خروجی محیطی و استفاده از مکانیسم‌های هسته
• برای حل مشکلات همزمانی هسته با کلیدهای همگام‌سازی هسته کار کنید

توضیحات کتاب

بخش برنامه‌نویسی کرنل لینوکس 2 - Char Device Drivers and Kernel Synchronization یک راهنمای همراه ایده آل برای کتاب برنامه نویسی هسته لینوکس است. این کتاب مقدمه‌ای جامع برای کسانی که تازه با توسعه درایور دستگاه لینوکس آشنا شده‌اند ارائه می‌کند و شما را با نوشتن کد درایور دستگاه کاراکتر کلاس متفرقه (در هسته لینوکس 5.4 LTS) در کمترین زمان آماده می‌کند.

شما با یادگیری نحوه نوشتن یک درایور کاراکتر کلاس متفرقه ساده و کامل قبل از اینکه درایور خود را با فرآیندهای حالت کاربر از طریق procfs، sysfs، debugfs، سوکت‌های netlink و ioctl ارتباط برقرار کنید، شروع می‌کنید. سپس نحوه کار با حافظه سخت افزاری ورودی/خروجی را خواهید یافت. این کتاب کار با وقفه‌های سخت‌افزاری را به طور عمیق پوشش می‌دهد و به شما کمک می‌کند تخصیص درخواست وقفه (IRQ)، کنترل‌کننده‌های IRQ رشته‌ای، تسک‌لت‌ها و نرم‌افزارها را درک کنید. همچنین استفاده عملی از مکانیسم‌های مفید هسته، راه‌اندازی تاخیرها، تایمرها، رشته‌های هسته و صف‌های کاری را بررسی خواهید کرد. در نهایت، نحوه برخورد با پیچیدگی همگام‌سازی هسته با فناوری‌های قفل (mutexes، spinlocks، و اپراتورهای اتمی/refcount)، از جمله موضوعات پیشرفته‌تر مانند جلوه‌های کش، آغازگر تکنیک‌های بدون قفل، اجتناب از بن‌بست را خواهید یافت. با lockdep)، و تکنیک‌های اشکال‌زدایی قفل هسته.

در پایان این کتاب هسته لینوکس، اصول نوشتن کد درایور دستگاه کاراکتر لینوکس برای پروژه‌ها و محصولات دنیای واقعی را خواهید آموخت.

آنچه یاد خواهید گرفت

• با اصول مدل مدرن دستگاه لینوکس (LDM) آشنا شوید
• یک دستگاه کاراکتر کلاس متفرقه ساده و در عین حال کامل بنویسید درایور
• اجرای رابط هسته کاربر با استفاده از روش های رایج
• درک و مدیریت وقفه های سخت افزاری با اطمینان
• انجام I/O بر روی حافظه تراشه سخت افزاری جانبی
<. li>APIهای کرنل را برای کار با تاخیرها، تایمرها، kthreadها و صفهای کاری کاوش کنید
• درک مسائل همزمانی هسته
• کار با اصول اولیه همگام سازی هسته کلید و کشف نحوه شناسایی و جلوگیری از بن بست
• li>

این کتاب برای چه کسانی است

درک مطالبی که در کتاب برنامه نویسی کرنل لینوکس ارائه شده است برای استفاده حداکثری از این کتاب به شدت توصیه می شود. این کتاب برای برنامه نویسان لینوکس است که راه خود را با توسعه درایور دستگاه پیدا می کنند. توسعه دهندگان درایور دستگاه لینوکس که به دنبال غلبه بر مشکلات متداول و رایج توسعه کرنل/درایور هستند، و همچنین انجام وظایف رایج درایور مانند رابط کاربر-کرنل، انجام I/O محیطی، مدیریت وقفه های سخت افزاری و مقابله با همزمانی، از این کتاب بهره خواهند برد. درک اساسی از داخلی هسته لینوکس (و APIهای رایج)، توسعه ماژول هسته، و برنامه نویسی C مورد نیاز است.

فهرست محتوا

1. نوشتن یک درایور ساده برای کاراکترهای متفرقه
2. مسیرهای ارتباطی کاربر و هسته
3. کار با حافظه IO سخت افزار
4. مدیریت وقفه های سخت افزاری
5. تایمرها، رشته های هسته و موارد دیگر
6. همگام سازی هسته، قسمت 1
7. همگام سازی هسته، قسمت 2

Discover how to write high-quality character driver code, interface with userspace, work with chip memory, and gain an in-depth understanding of working with hardware interrupts and kernel synchronization

Key Features

• Delve into hardware interrupt handling, threaded IRQs, tasklets, softirqs, and understand which to use when
• Explore powerful techniques to perform user-kernel interfacing, peripheral I/O and use kernel mechanisms
• Work with key kernel synchronization primitives to solve kernel concurrency issues

Book Description

Linux Kernel Programming Part 2 - Char Device Drivers and Kernel Synchronization is an ideal companion guide to the Linux Kernel Programming book. This book provides a comprehensive introduction for those new to Linux device driver development and will have you up and running with writing misc class character device driver code (on the 5.4 LTS Linux kernel) in next to no time.

You'll begin by learning how to write a simple and complete misc class character driver before interfacing your driver with user-mode processes via procfs, sysfs, debugfs, netlink sockets, and ioctl. You'll then find out how to work with hardware I/O memory. The book covers working with hardware interrupts in depth and helps you understand interrupt request (IRQ) allocation, threaded IRQ handlers, tasklets, and softirqs. You'll also explore the practical usage of useful kernel mechanisms, setting up delays, timers, kernel threads, and workqueues. Finally, you'll discover how to deal with the complexity of kernel synchronization with locking technologies (mutexes, spinlocks, and atomic/refcount operators), including more advanced topics such as cache effects, a primer on lock-free techniques, deadlock avoidance (with lockdep), and kernel lock debugging techniques.

By the end of this Linux kernel book, you'll have learned the fundamentals of writing Linux character device driver code for real-world projects and products.

What you will learn

• Get to grips with the basics of the modern Linux Device Model (LDM)
• Write a simple yet complete misc class character device driver
• Perform user-kernel interfacing using popular methods
• Understand and handle hardware interrupts confidently
• Perform I/O on peripheral hardware chip memory
• Explore kernel APIs to work with delays, timers, kthreads, and workqueues
• Understand kernel concurrency issues
• Work with key kernel synchronization primitives and discover how to detect and avoid deadlock

Who this book is for

An understanding of the topics covered in the Linux Kernel Programming book is highly recommended to make the most of this book. This book is for Linux programmers beginning to find their way with device driver development. Linux device driver developers looking to overcome frequent and common kernel/driver development issues, as well as perform common driver tasks such as user-kernel interfaces, performing peripheral I/O, handling hardware interrupts, and dealing with concurrency will benefit from this book. A basic understanding of Linux kernel internals (and common APIs), kernel module development, and C programming is required.

Table of Contents

1. Writing a simple Misc Character Device Driver
2. User-Kernel Communication Pathways
3. Working with hardware IO Memory
4. Handling Hardware Interrupts
5. Timers, Kernel Threads and More
6. Kernel Synchronization, Part 1
7. Kernel Synchronization, Part 2