PB173 - Ovladače jádra - Linux
I. GIT a jádro
Jiri Slabý
Fakulta informatiky Masarykova univerzita
24. 9. 2015
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015       1 /22
Obsah cvičení
Q Úvodní informace
O GIT
Q Jádro
• Paměť
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 24.9.2015 2/22
Sekce 1
Úvodní informace
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 3/22
Úvodní informace
• Semestr = 13 týdnů
• 15. 10. pravděpodobně 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
• 10 bodů na úkol, alespoň § z celkového počtu
• Vše potřebné ve studijních materiálech v isu
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 4/22
Bodování úkolů
10 bodů za každý příklad
• -3 body za každý týden prodlení (termín je vždy do dalšího cvičení)
• -3 body za bezpečnostní díru (ve slidech značené POZOR)
• -2 body za každé vrácení v případě nějaké nefunkčnosti
• -1 bod za kód neodpovídající stylu
• -1 bod za ostatní drobnosti
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 5/22
S čím budeme pracovat?
Hardware
• Stroje satyr01-10
o CentOS6.x • Login/heslo: vyvoj/vyvoj Nemají viditelnou IP
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU) PB173/04 24.9.2015 6/22
S čím budeme pracovat?
Software
• 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)
PB173/04
24.9.2015 7/22
Sekce 2
GIT
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 8/22
Úkol
GIT a repozitář PB173
O Stáhněte si repozitář na aisu (doporučeno, můžete vynechat)
• git cloně --bare git: //github. com/j irislaby/pbl73 pbl73
O Vytvořte si lokální klon
• git cloně xlogin@aisa:pbl73
O Prozkoumejte strukturu
• Příklady ze cvičení
• Adresář pro domácí úkoly
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 9/22
Úkol
GIT a úpravy souborů
O Změňte COkoliv V SOUboru sandbox/hello
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) O git commit -a
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 10/22
GIT a commity
• Každý commit je pojmenován SHA hashem
• Např. d3323cl503d54d83b0eae6c7927dede2d2973059, lze i
zkráceně d3323ci503
• head je alias pro horní/poslední commit
• Lze odkazovat předchůdce pomocí ~ nebo A
• Např. HEADAAA, HEAD~1, d3323cl503~5
• Lze vytvořit jmenný alias, tzv. tag
• Více: man gitrevisions
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015       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 ze 2 posledních commitů
(git format-patch -2)
O Proveďte push (git push, jen pokud máte klon na aise)
Odevzdávání domácích úkolů odesláním záplaty na e-mail.
Posílejte jen plain-text přílohy!
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 12/22
Záplatování
Záplaty v linuxovém jádře
O Poslat odpovídajícímu správci
o scripts/get_maintainer.pl
• git send-email
Q Poslat na ML „pull request" a vystavit celý GIT strom
o git push
• git request-pull
• Zevrubný popis V Documentation/SubmittingPatches
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 13/22
Sekce 3
Jádro
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 14/22
Jádro vs. programy
Hlavní rozdíly
• Žádné knihovny
• Zejména Hbc (printf, strlen, malloc, ...)
• Ale ani ostatní (např. m, pthread, ssi, z)
• 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)
PB173/04
24.9.2015 15/22
Kód
• Výhradně GNU C (x86 už jen gcc > 4.x)
• Pevně daný CodingStyle
• Kontrola: scripts/checkpatch.pi (není 100%)
• Vše slinkováno do jednoho celku
• vmlinux (b)zlmage
• Ale moduly (standardní ELF: *.ko)
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 16/22
Úkol
Průzkum modulu (ko objektu)
O Zvolte si jeden modul v systému (ismod) O Zavolejte na něm modinf o
O Proveďte ob j dump -d sekce .modinf o
O Porovnejte oba výstupy
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 17/22
Dokumentace
• Linux Device Drivers, 3. edice
• Documentation/*
• Generovaná tamtéž (podobná DocBook)
• Kód (http://lxr.free-electrons.com/ident)
Demo: pomocí Ixr najděte v jádře obecnou (v lib/) a optimalizovanou pro x86 32-bity (v arch/x86/) implementaci strlen
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 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_iNFO ".. .\n"); (ne, není tam čárka)
• Nebo zkráceně: pr_inf o(".. An");
• Objeví se v /proc/kmsg a na konzoli
O Přeložte a vložte do systému
• make, insmod <modul.ko>
O Zkontrolujte výstup dmesg
O Můžete udělat commit a push do svého repozitáře
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 19/22
Paměť
• POZOR: 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)
PB173/04
24.9.2015 20/22
Jednoduché alokace
Malé alokace (sta bajtů, maximálně až cca. 4M)
• 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)
PB173/04
24.9.2015       21 /22
Úkol
O V exit funkci naalokujte 1000 bytů (kmailoc) Q Udělejte do nich střepy „Bye" O Vypište paměť jako řetězec (printk a °/0s) O Uvolněte paměť
O Vložte a odeberte modul ze systému (insmod a rmmod)
O dmesg
O Můžete provést commit a push
Jiri Slabý (Fakulta informatiky, MU)
PB173/04
24.9.2015 22/22