Руководство системного программиста linux

Для того, чтобы понять эту книгу, вы должны хотя бы поверхностно знать Си. Это означает, что вы можете читать программы на Си, не уделяя внимания справочникам. Вы должны уметь писать простейшие программы на Си и понимать структуры, указатели и макросы, атак же прототипы ANSI C.

Вы должны также представлять тексты стандартной библиотеки ввода/вывода, так как стандартные библиотеки не доступны в ядре. Некоторые часто используемые функции ввода/вывода были переписаны внутри ядра и они по возможности описываются далее. Также вам нужен хороший текстовый редактор, перекомпилирование ядра Linux и умение выполнять простейшие задачи системного администратора, такие как включение информации в /dev/.

1.3. Наставление читателю

В этой части приводятся некоторые полезные при прочтении вещи.

Статические переменные

Всегда определяйте статические переменные. Масса почти случайных ошибок возникает из — за игнорирования статических переменных. Т.к. ядро на самом деле не является запускаемой программой, сегмент bss не всегда обнуляется в зависимости от метода загрузки.

Невозможность использования libc.

Библиотека libc не доступна в ядре, однако некоторые функции из нее были продублированы. Смотрите разделы книги, в которых эти функции документированы. В основном, это разделы 3 и 9.

/\ Linux — это не UNIX.
\/ Linux — система, написанная не для коммерческого распространения.

Глава 2. Драйверы устройств

2.1. Что такое драйвер устройства

Создание драйвера устройства — дело достаточно трудоемкое. Запись на жесткий диск требует помещения определенных цифровых данных в определенное место, ожидания ответа на запрос о готовности жесткого диска, затем аккуратной пересылки информации. Запись на флопповод проходит еще сложнее — нужен постоянный контроль на текущим состоянием дискеты.

Вместо помещения кода каждого отдельного приложения управляющего устройством, вы разделяете код между приложениями. Вам следует защитить этот код от других пользователей и использующих его программ.

Если вы верно сделали это, то вы можете без смены приложений подключать или убирать устройства. Более того, вы должны иметь возможности ОС — загрузить вашу программу в память и запустить ее. Так что ОС, в сущности, — это набор привилегированных, общих и частных функций или функций аппаратного обеспечения низкого уровня,функций работы с памятью и функций контроля.

Все версии UNIX имеет абстрактный способ считывания и записи на устройство. Действующие устройства представляются в виде файлов, так что одинаковые вызовы ( read(), write() и т.п.) могут быть использованы и как устройства и как файлы.

Внутри ядра существует набор функций, отмеченных как файлы, вызываемые при запросе для ввода/вывода на файлы устройств, каждый из которых представляет свое устройство.

Всем устройствам, контролируемым одним драйвером, дается один и тот же основной номер, и различные подномера.

Эта глава описывает, как написать любой из допускаемых в Linux типов драйверов устройств : символьных, блочных, сетевых и драйверов SCSI. Она описывает, какие функции вы должны написать, как инициализировать драйверы и эффективно выделять под них память, какие функции встроены в Linux для упрощения деятельности такого рода.

Создание драйвера устройств для Linux оказывается более простым чем мнится на первый взгляд, ибо оно включает в себя написание новой функции и определение ее в системе переключения файлов(VFS).

Тем самым, когда доступно устройство, присущее вашему драйверу, VFS вызывает вашу функцию.

Однако, вы должны помнить, что драйвер устройства является частью ядра. Это означает, что ваш драйвер запускается на уровне ядра и обладает большими возможностями : записать в любую область памяти, повредить ваш монитор или разбить вам унитаз в случае, если ваш компьютер управляет сливным баком.

Также ваш драйвер будет запущен в режиме работы с ядром, а ядро Linux, как и большинство ядер UNIX, не имеет средств принудительного сброса. Это означает, что если ваш драйвер будет долго работать, не давая при этом работать другим программам, ваш компьютер может «зависнуть «. Нормальный пользовательский режим с последовательным запуском не обращается к вашему драйверу.

Если вы решили написать драйвер устройства, вы должны внимательно прочитать всю эту главу, однако, нет гарантий, что эта глава не содержит ошибок, и вы не сломаете ваш компьютер, даже если будете следовать всем инструкциям. Единственный совет — сохраняйте информацию перед запуском драйвера.

Источник

Ядро ОС Linux. Руководство системного программиста

Эта книга вдохновляет вас, начинающих исследователей ядер, не достаточно знающих UNIX-системы, для изучения ядра Linux, когда она впервые появилась у вас и еще тяжела для полного понимания. Это пособие создано для того, чтобы помочь вам быстрее изучить основные концепции и выделить из внутренней структуры Linux то, что может понадобиться вам, чтобы, не читая полностью исходный текст ядра, определить, что же случилось с какой-либо конкретной переменной. Почему Linux ? Linux — это первая свободно доступная система типа UNIX для 386 компьютеров. Она была полностью переписана в уменьшенном объеме так, не имеет большого количества функций, работающих с режимом реального времени, как в других операционных системах (386BSD), и, следовательно, проста в понимании и доступна для изменений.

UNIX появился около 20 лет назад, но только недавно появились столь мощные микрокомпьютеры, способные поддерживать работу операционных систем с многозадачным, многопользовательским защищенным режимом. Кроме того, описания UNIX труднодоступны, лишь документация о внутренностях ядра распространялась свободно. UNIX, кажущийся в начале простым, со временем увеличивался в размерах и превратился в объемную систему, понятную лишь профессионалу. С Linux, однако, мы можем решить часть описанных выше проблем в связи с тем, что:

У Linux довольно простое ядро с хорошо структурированным интерфейсом;
Контроль за написанием ядра вел один человек — Linus Torvalds, что не позволило появиться в ядре раздробленным участкам;
Исходные тексты ядра свободно распространяются, так что начинающие программисты могут свободно понимать и изучать их, становясь выше в собственных глазах.

Мы надеемся, что эта книга поможет начинающим исследователям ядер разобраться в ядре Linux, поняв его структуру.

Сведения об авторских правах

Авторские права на главу «Распределение памяти в Linux» принадлежат Krichna Balasubramanian. Некоторые изменения запатентованы Майклом К.Джонсоном и Дугласом Р.Джонсоном.

«Как система вызывает процедуру»: авторскими правами на оригинал этой статьи обладает Stanley Scalsky.

«Написание драйвера устройства SCSI»: авторскими правами обладает Ric Faith.

Глава 1. » Прежде чем вы начали. «

1.1. Типографские соглашения

Выделенный шрифт используется для обозначения определений, предупреждений и ключевых слов в языке.
Курсив используется для обозначения вставок и введений для новых статей.
Наклонный шрифт используется для обозначения мета-переменных в тексте, особенно в командной строке:

Читайте также: Rog armoury crate linux

где [foo] — имя файла,как /bin/cp. Иногда довольно сложно в тексте заметить наклонный шрифт, и соответствующее выражение берется в [—].

ls -l /bin/cp [-rwxr-xr-x 1 root wheel 12104 Sep 25 15:53 /bin/cp]

также он используется для примеров в кодах Си для обозначения системных команд и для описания конфигурационных файлов. Иногда для наглядности эти примеры помещаются в рамку.

Источник

Linux. Системное программирование.

Данная книга рассказывает о системном программировании в Linux. Системное программирование — это практика написания системного ПО, низкоуровневый код которого взаимодействует непосредственно с ядром и основными системными библиотеками. Иными словами, речь далее пойдет в основном о системных вызовах Linux и низкоуровневых функциях, в частности тех, которые определены в библиотеке C. Есть немало пособий, посвященных системному программированию для UNIX-систем, но вы почти не найдете таких, которые рассматривают данную тему достаточно подробно и фокусируются именно на Linux. Еще меньше подобных книгучитывают новейшие релизы Linux и продвинутые интерфейсы, ориентированные исключительно на Linux. Эта книга не только лишена всех перечисленных недостатков, но и обладает важным достоинством: дело в том, что я написал массу кода для Linux, как для ядра, так и для системных программ, расположенных непосредственно «над ядром». На самом деле я реализовал на практике ряд системных вызовов и других функций, описанных далее. Соответственно книга содержит богатый материал, рассказывая не только о том, как должны работать системные интерфейсы, но и о том, как они действительно работают и как вы сможете использовать их с максимальной эффективностью. Таким образом, данная книга одновременно является и руководством по системному программированию для Linux, и справочным пособием, описывающим системные вызовы Linux, и подробным повествованием о том, как создавать более интеллектуальный и быстрый код. Текст написан простым, доступным языком. Независимо от того, является ли создание системного кода вашей основной работой, эта книга научит полезным приемам, которые помогут вам стать по-настоящему высокопрофессиональным программистом.

Источник