PB173 - Ovladače jádra - Linux
I. GIT a jádro
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
16. 9. 2014
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 1/22
Obsah cvičení
Q Úvodní informace
0 GIT
Q Jádro • Paměť
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/02 16. 9. 2014     2122
Sekce 1
Úvodní informace
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 3/22
Úvodní informace
• Semestr = 13 týdnů (14. 10. konference)
• Cvičící
• Vývoj jádra od r. 2005 (NetBSD, Linux)
• Absolvent Fl
• Cíle cvičení
• Nastínit trochu jiný model programování Prohloubit znalosti vnitřností OS a HW
• Ukončení: k
• Splnění všech domácích úkolů
9 10 bodů na úkol, alespoň | z celkového počtu
• Vše potřebné ve studijních materiálech v isu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 4/22
Bodování úkolů
Na začátku: 10 bodů za každý příklad
• -3 body za každý týden prodlení (termín je vždy do dalšího cvičení)
• -2 body za každé vrácení v případě nějaké nefunkčnosti
« -2 body za bezpečnostní díru (ve slidech značené POZOR)
• -1 bod za kód neodpovídající stylu
• -1 bod za ostatní drobnosti
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 5/22
S čím budeme pracovat?
HW
* Stroje satyr01-10
• CentOS 6.x
• Login/heslo: vyvoj/vyvoj
• Nemají viditelnou IP
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/02 16. 9. 2014     6 / 22
S čím budeme pracovat?
sw
a GIT
• Úvod do GITu dnes
• Podrobněji: http://book.git-scm.com/
• Zdroje jádra
• Použijeme předinstalované z RPM (/usr/src/kerneis/)
• http://git.kernel.org/(od 2.6.12)
• full-history-linux GIT (od 0.01 do 2.6.26)
• QEMU
• HW k práci s PCI, l/O, na přerušení, DMA...
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 7/22
Sekce 2
GIT
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 8/22
Úkol
GIT a repozitář PB173
O Stáhněte si repozitář na aisu (doporučeno, můžete vynechat)
• git cloně git://github. com/j irislaby/pbl73
O Vytvořte si lokální klon
• git cloně aisa:pbl73
Q Prozkoumejte strukturu
• Příklady ze cvičení
• Adresář pro domácí úkoly
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 9/22
Úkol
GIT a úpravy souborů O Změňte cokoliv v souboru sandbox/heiio O Zkontrolujte změny (git dif f --color) O Uložte do lokálního repozitáře (git commit -a)
» Git může chtít nastavit jméno a e-mail (instrukce jsou na stdout)
• Formát logu (vzor:git.kernel. org)
Shrnutí na řádek <Volný řádek> Odůvodnění (delší popis) <Volný řádek> Podpisy a CC
O Smažte sandbox/hello (git rm) 0 git commit -a
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 10/22
GIT a commity
• Každý commit je pojmenován SHA hashem
• Např. d3323cl503d54d83b0eae6c7927dede2d2973059, lze i
zkráceně d3323cl503
• head je alias pro poslední
• Lze odkazovat předchůdce pomocí ~
9 Např. HEAD~1, d3323cl503~5
• Lze vytvořit jmenný alias, tzv. tag
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16. 9. 2014
11/22
Úkol
GIT a commity
O Zkontrolujte log, zda obsahuje 2 změny (git log --color)
O Podívejte se na poslední 2 změny (git show --color head, resp.
head~1)
Q Vygenerujte záplaty 2 posledních commitů
(git format-patch -2)
O Proveďte push (git push, pokud máte klon na aise)
Odevzdávání domácích úkolů odesláním záplaty na e-mail. Posílejte jen plain-text přílohy!
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 12/22
Záplatování
Záplaty v linuxovém jádře O Poslat Odpovídajícímu správci (scripts/get_maintairier.pl) O Poslat na ML „pull request" a vystavit celý GIT strom
• Popis V Documentation/SubmittingPatches
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 13/22
Sekce 3
Jádro
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 14/22
Jádro vs. programy
Hlavní rozdíly
• Žádné libc (printf, strien, mailoc,...), ani ostatní (pthread)
• Ne/oddělený paměťový prostor
• Chybový kód může přepisovat cokoliv (i FW)
• Počáteční funkce (main)
• module_init (=main), module_exit (=on_exit)
• Pád jádra => pád všeho
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 15/22
Kód
• Výhradně GNU C (x86 už jen GCC > 4.x)
• Pevně daný CodingStyle
• Kontrola: scripts/checkpatch.pl (není 100%)
• Vše slinkováno do jednoho
• vmlinux —> (b)zlmage
o Ale moduly (standardní ELF: *.ko)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 16/22
Úkol
Průzkum modulu (ko objektu)
O Zvolte si jeden modul v systému (ismod) O Zavolejte na něm modinf o Q Proveďte objdump -d sekce .modinf o sekce O Porovnejte oba výstupy
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 17/22
Dokumentace
• Linux Device Drivers, 3. edice
• Documentation/*
• Generovaná tamtéž (podobná DocBook)
• Kód (http://lxr.free-electrons.com/iderit)
Demo: pomocí Ixr najděte v jádře obecnou (v lib/) a optimalizovanou (v arch/) implementaci strlen
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 18/22
Úkol
Hello World
O Spusťte virtuální stroj
O Prozkoumejte adresář 01 z pb173 git repozitáře
• Makefile, pbl73.c
O Do init funkce doplňte výpis „Hello World"
• printk(KERN_iNFQ ".. .\n"); (ne, není tam čárka) Nebo zkráceně:pr_info("...\n");
• Objeví se v /proc/kmsg a na konzoli
O Přeložte a vložte do systému
• make, insmod <modul.ko>
Q Zkontrolujte výstup dmesg
O Můžete udělat commit a push do svého repozitáře
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 19/22
Paměť
• Omezený zásobník (4-8 K)
• Žádná nebo malá rekurze
• Jen pro malá data (int, malé struct, krátká pole, ...)
• Pracuje se se stránkami (na x86 4 K-1 G)
• Omezená velikost alokace (fragmentace)
• Podrobnosti v dalších cvičeních
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 20/22
Jednoduché alokace
Malé alokace (sta bajtů, maximálně až cca. 4 M)
• Horní mez závislá na architektuře
• kmalloc, kfree (linux/slab.h)
Alokace mají (většinou) GFP parametr. Ten určuje, co si alokátor může dovolit (spát, swapovat, použít HIGHMEM, ...). Prozatím nám stačí
gfp_kernel.
void *mem = kmalloc(100, GFP_KERNEL); if (mem) {
}
kfree(mem);
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014       21 /22
Úkol
O V exit funkci naalokujte 1000 bytů (kmailoc) Q Udělejte do nich střepy „Bye" 0 Vypište paměť jako řetězec (printk a 7„s) O Uvolněte paměť
O Vložte a odeberte modul ze systému (insmod a rmmod) 0 dmesg
0 Můžete provést commit a push
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/02
16.9.2014 22/22