組み込み Linux デバイスドライバーの開発 (LFD435) - Linux Foundation

はじめに

- 目的
- 対象受講者
- The Linux Foundation
-著作権および機密��報なし
- Linux Foundationトレーニング
- 認定プログラムおよびデジタルバッジ
- Linuxディストリビューション
- システムの準備
- Linuxにおける変化
- ドキュメントとリンク

準備

- プロシージャ
-カーネルバージョン
-カーネルソースとgitの使用
-ハードウェア
-ステージングツリー
- 演習

OSSプロジェクトでの作業方法**

- 適切に貢献するには
-コードがどこから来ているかを知る：DCOとCLA
- メインラインの近くでセキュリティと品質を保つ
- プロジェクトのDNAを研究して理解する
- スクラッチするべき部分を見つけ出す
- メンテナーおよび彼らのワークフローやメソッドを特定する
- 早い段階で意見を訊き、オープンに作業する
- 大きなコードダンプではなく、差分のコードをコントリビュートする
- エゴを捨てよう。敏感にならないように。
- 忍耐強く、長期的な関係を築き、助けの手を差し伸べよう

クロス開発ツールチェーン

-コンパイラトリプレット
-組み込みのLinuxディストリビューションクロスコンパイラ
-リナロ
-CodeSourcery
--crosstool-ng
-ビルドルート
-OpenEmbedded
-Yocto Project
- 演習

QEMU

-QEMUとは何ですか？
-なぜQEMUを使用するのですか？
-エミュレートされたアーキテクチャ
-画像フォーマット
- 演習

uSDからのターゲット開発ボードの起動

-なぜuSDカードを使用するのですか？
-SWをuSDカードに取り込む
-フラッシュからの起動
-なぜuSDカードを使用するのは悪い考えですか？
- 演習

イーサネットを介したターゲット開発ボードの起動

-仮想ハードウェアの使用
-開発するためのより簡単な方法
-TFTPおよびNFSrootを使用したブートシーケンス
-ラボの目的
- 演習

カーネル構成、コンパイル、起動

-開発ボード用のカーネルの構成
- 演習

デバイスドライバー

-デバイスの種類
-メカニズムとポリ��ー
-バイナリブロブの回避
- パワー管理
-アプリケーションがデバイスドライバーを使用する方法
-デバイスにアクセスするシステムコールをウォークスルーする
-エラー番号
--printk（）
-devres：管理対象デバイスリソース
- 演習

モジュールとデバイスドライバー

-モジュールdriver（）マクロ
-モジュールとホットプラグ
- 演習

メモリ管理と割り当て

-仮想メモリと物理メモリ
-メモリゾーン
-ページテーブル
--kmalloc（）
-無料のページを取得（）
--vmalloc（）
-スラブとキャッシュの割り当て
- 演習

キャラクターデバイス

-デバイスノード
-メジャー番号とマイナー番号
-メジャー/マイナー番号の予約
-デバイスノードへのアクセス
-デバイスの登録
--udev
-dev printk（）およびAssociates
-ファイル操作の構造
-ドライバーエントリポイント
-ファイルとiノードの構造
-その他のキャラクタードライバー
- 演習

カーネル機能

-カーネルのコンポーネント
-ユーザースペースとカーネルスペース
-システムコールとは何ですか？
-利用可能なシステムコール
-スケジューリングアルゴリズムとタスク構造
-プロセスコンテキスト
- 演習

ユーザー空間とカーネル空間の間の転送

-スペース間の転送
--put（get）user（）およびcopy to（from）user（）
-直接転送：カーネルI / Oとメモリマッピング
-カーネルI / O
-ユーザーページのマッピング
-メモリマッピング
--mmap（）のユーザースペース関数
-mmap（）のドライバーエントリポイント
-カーネルからファイルにアクセスする
- 演習

プラットフォームドライバー

-プラットフォームドライバーとは何ですか？
-主なデータ構造
-プラットフォームデバイスの登録
- 例
-ハードコードされたプラットフォームデータ
-新しい方法：デバイスツリー
- 演習

デバイスツリー

-デバイスツリーとは何ですか？
-デバイスツリーが実行することと実行しないこと
-デバイスツリーの構文
-デバイスツリーウォークスルー
-デバイスツリーバインディング
-ブートローダーでのデバイスツリーのサポート
-ドライバーでのデバイスツリーデータの使用
-古いドライバーの共存と変換
- 演習

割り込みと例外

-割り込みと例外とは何ですか？
-例外
-非同期割り込み
-MSI
-割り込みの有効化/無効化
-割り込み時にできないこと
-IRQデータ構造
-割り込みハンドラのインストール
- 演習

タイミング測定

-タイミング測定の種類
-ジ��ィー
-現在の時刻を取得する
-クロックソース
- リアルタイムクロック
-プログラム可能なインターバルタイマー
-タイムスタンプカウンター
-HPET
-ティックレスになる

カーネルタイマー

-遅延の挿入
-カーネルタイマーとは何ですか？
-低解像度タイマー機能
-低解像度タイマーの実装
-高解像度タイマー
-高解像度タイマーの使用
- 演習

ioctl

-ioctlとは何ですか？
-ioctlのドライバーエントリポイント
-ioctlの定義
- 演習

統合デバイスモデルとsysfs

-統合デバイスモデル
-基本構造
-実際のデバイス
-sysfs
-ksetとkobjectの例
- 演習

ファームウェア

-ファームウェアとは何ですか？
-ファームウェアのロード
- 演習

スリープおよび待機キュー

-待機キューとは何ですか？
-眠りにつくと目を覚ます
-スリープの詳細に移動
-排他的な睡眠
-ウェイクアップの詳細
- ポーリング
- 演習

割り込み処理：遅延可能関数とユーザードライバー

-上半分と下半分
-Softirqs
-タスクレット
-作業キュー
-新しいワークキューAPI
-カーネルスレッドの作成
-スレッド化された割り込みハンドラ
-ユーザースペースでの割り込み処理
- 演習

ハードウェアI / O

-メモリバリア
-I / Oメモリの割り当てとマッピング
-I / Oメモリへのアクセス

ダイレクトメモリアクセス（DMA）**

-DMAとは何ですか？
-DMAをユーザーに直接送信
-DMAと割り込み
-DMAメモリの制約
-DMAマスク
-DMA API
-DMAプール
-スキャッター/ギャザーマッピング
- 演習

メモリテクノロジーデバイス（フラッシュメモリファイルシステム）

-MTDデバイスとは何ですか？
-NAND vs. NOR vs. eMMC
-ドライバーおよびユーザーモジュール
-フラッシュファイルシステム

USBドライバー

-USBとは？
-USBトポロジ
- 用語解説
-エンドポイント
-記述子
-USBデバイスクラス
-LinuxでのUSBサポート
-USBデバイスドライバーの登録
-データの移動
-USBドライバーの例
- 演習

最後に

- 評価サーベイ

カーネルアーキテクチャI

-UNIXおよびLinux **
-モノリシックカーネルとマイクロカーネル
-オブジェクト指向メソッド
-メインカーネルコンポーネント
-ユーザースペースとカーネルスペース

カーネルプログラミングプレビュー

-タスク構造
-メモリ割り当て
-ユーザースペースとカーネルスペース間でのデータの転送
-オブジェクト指向の継承-一種の
-リンクリスト
-ジフィー
- 演習

モジュール

-モジュールとは何ですか？
-ささいな例
-モジュールのコンパイル
-モジュールと組み込み
-モジュールユーティリティ
-自動モジュールロード
-モジュール使用回数
-モジュールライセンス
-シンボルのエクスポート
-シンボルの解決**
- 演習

カーネルアーキテクチャII

-プロセス、スレッド、およびタスク
-カーネルプリエンプション
-リアルタイムプリエンプションパッチ
- 演習

カーネルの構成とコンパイル

-カーネルソースのインストールとレイアウト
-カーネルブラウザ
-カーネル構成ファイル
-カーネル構築とMakefiles
--initrdおよびinitramfs
- 演習

カーネルスタイルと一般的な考慮事項

-コーディングスタイル
-一般的なカーネルルーチンとメソッドの使用
-カーネルパッチの作成
-まばら
-possible（）とlikely（）の使用
-ポータブルコードの記述、CPU、32/64ビット、エンディアン
-SMPの作成
-ハイメモリシステム向けの書き込み
- パワー管理
-セキュリティを念頭に置いて
- 演習

競合状態と同期方法

-並行性と同期の方法
-不可分操作
-ビット演算
-スピンロック
-Seqlocks
-プリエンプションの無効化
-ミューテックス
- セマフォ
-完了関数
-リードコピーアップデート（RCU）
-参照カウント
- 演習

メモリアドレッシング

-仮想メモリ管理
-MMUとTLBがあるシステムとないシステム
-メモリアドレス
-高メモリと低メモリ
-メモリゾーン
-特別なデバイスノード
-NUMA
-ページング
-ページテーブル
-ページ構造
- 演習

メモリ割り当て

-ページのリクエストとリリース
- バディシステム
-スラブとキャッシュの割り当て
-メモリプール
--kmalloc（）
--vmalloc（）
-早期割り当てとbootmem（）
-メモリの最適化
- 演習

2026年1月

このコースは、現代に焦点を当てながらも歴史的なハイライトを豊富に取り入れていたのが気に入りました。また、ラボの進行も非常に楽しかったです。.

2025年10月

ラボ演習付きのドキュメントは独学に最適です。

Linux に関する私の理解の多くの穴を埋めてくれる有益な情報が満載です。

この授業でいくつかの概念をより深く理解することができました。

2025年6月

講師は親切で助かりました。実験には十分な時間を割いていただきました。

私たちが完了したトレーニングコースには本当に満足しています。

2024年9月

このコースに含まれる知識の幅広さが気に入りました。

私が最も興味を持ったのは、モジュールの構築、ロード、アンロード、デバイスツリー、およびユーザー空間 IO です。

教えられた内容に基づいてコードを記述し、ソフトウェアを実行できること。

デバイスツリーと割り込みに関するトピックは興味深いものでした。

私は、Leo が提供する実践的でインタラクティブな体験が気に入っています。

私の質問には非常に満足のいく回答が得られました。

2024年8月

私は実験がとても気に入りました。6 時間の講義とその後の実験ではなく、実験が毎日分散して行われました。

Linux の概念についてのわかりやすい説明。

全体的にコースをとても楽しみました。講師はとても感じがよく、丁寧でした。楽しい雰囲気と質問に喜んで答えてくれたことに感謝しています。講師は教材をよく理解しており、知識を伝えることができました。

すべてが細分化されている点が気に入りました。背景情報についてさらに詳しく説明する必要がある場合は、付録を参照してください。

私たちは細かいところまで掘り下げ、彼は物事がどのように機能するかを説明しました。私は、抽象化に任せて、物事がただ機能するのを信頼するのではなく、デバイスドライバーの「方法」、「内容」、「理由」を理解して立ち去ります。また、自宅の Linux マシン用に、いじくり回すために独自のモジュール/ドライバーを作成することも検討しています。

実践的なラボが好きです

インストラクターはフレンドリーで親切でした。実験を行うのに十分な時間が与えられました。

このクラスでは、Linux カーネルドライバーをゼロから作成するために必要な多くの資料が取り上げられました。さらに、特に Linux の観点から、他の多くのソフトウェアエンジニアの知識も取り上げられました。知識の量と深さはどちらも適切でした。

講師は、私が理解できるペースで話し、質問に答え、私が愚かだと思った質問をしても恥ずかしくないほどフレンドリーでした。

今まで知らなかった新しい概念をたくさん学ぶことができてよかったです。説明はとても明確で、カーネルに組み込まれたドライバーがカーネルモジュールを単純に構築するよりも有利または不利になる場合など、機能やアプローチが使用される場合の例を示してくれました。インストラクターが実際のアプリケーションや経験を取り入れてくれるこのようなことは、素晴らしいリソースです。

テストしたときにラボが機能しているのが見れてよかったです。自分でもぜひ試してみたいと思います。

総合的なアプローチ。一般的に、Linux と C プログラミングに精通している人なら誰でもこのコースを受講でき、そのほとんどを理解できます。

カーネルレベルのプログラミングについて多くを学び、興味をそそられたトピックについて講師にさらに情報を自由に質問することができました。

インストラクターがドライバー開発とカーネルプログラミングの実務経験を持っていることはありがたいです。こうした経験について聞くのは役に立ちます。また、トレーニングマニュアルを補足するためにインストラクターが作成したオンザフライの図も気に入りました。

このコースで QEMU が使用されたのは良かったです。QEMU を使用してハードウェアをエミュレートする方法を知ることができました。

2024年6月

講師は主題に十分精通しており、快適なペースでコースを実施しました。

提供されたソリューションはよく考えられており、このコースを再受講するときに非常に役立ちます。

John は、組み込みシステム向け Linux ドライバー開発に関する素晴らしいクラスを提供しました。彼は 1 週間を通してすべての質問に答え、ユーモアとプロ意識を持ってクラスを進めました。私は迷わず彼をトレーナーとして推薦します。

このコースでは重要なトピック領域がすべて網羅されているだけでなく、各領域が十分に深く掘り下げられている点が気に入っています。

概念と原則を教え、その後に実験を行うという形式。実験のソリューションは素晴らしく、不可欠であると私は信じており、私の経験からすると効果的です。

Developing Embedded Linux Device Drivers (LFD435)

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