Programmazione di Kernel 2

Lessons:

Questa e' la home page del corso "Programmazione di Kernel 2" per l'anno accademico 2023/2024, contenente l'orario delle lezioni ed il materiale usato durante il corso (che verra' aggiornato man mano). Per maggiori informazioni, si puo' consultare la pagina web della precedente edizione del corso o la pagina del corso Advanced Kernel Programming.

Lezioni:

• Prima lezione: 2023/11/13, via Cardinale Maffi Aula 2, 15:00 -> 17:00
  • Introduzione al corso
  • Riassunto su scheduling dei processi in POSIX
  • Lo scheduler della CPU di Linux
• Seconda lezione: 2023/11/24, via Cardinale Maffi Aula 5, 15:00 -> 17:00
  • Qualche dettaglio in piu' su scheduler multiprocessore e SCHED_DEADLINE
  • Ancora sullo scheduler di Linux
  • Dettagli implementativi
  • Scheduling multi-core e gestione delle affinita'
• Terza lezione: 2023/11/28, sede centrale Aula 5, 16:00 -> 18:00
  • SCHED_DEADLINE: come usarlo, semplici esperimenti ed analisi del codice
• Quarta lezione: 2023/12/01, palazzo Toscanelli Aula 1, 15:00 -> 17:00
  • Ancora su SCHED_DEADLINE, semplici esperimenti
  • Frequency scaling, cpufreq & friends
  • Introduzione agli allocatori di memoria nel kernel di Linux
• Quinta lezione: 2023/12/05, sede centrale Aula 6, 16:00 -> 18:00
  • Ancora su allocazione della memoria
  • kmalloc() e vmalloc()
  • Gli slab allocator: SLAB e SLUB
• Sesta lezione: 2023/12/12, sede centrale Aula 10, 16:00 -> 18:00
  • La memoria virtuale
  • Segmenti di memoria, virtual memory area, mmap()
  • Primo esempio con mmap
• Settima lezione: 2023/12/15, sede centrale Aula 6, 15:00 -> 17:00 rinviata
• Settima lezione: 2024/03/19, Tecip, aula Aquarium, 16:00 -> 19:00
  • Qualcosa sul networking stack
• Ottava lezione: 2024/03/26, Tecip, aula PC, 16:00 -> 19:00
  • Qualcosa su Linux e Virtualizzazione

Idee per possibili progetti per l'esame

COMING SOON

Sequenze di chiamate "interessanti" nel kernel di Linux:

• Sequenze di chiamate relative allo scheduler
• Come sono gestiti i page fault
• Qualche dettaglio su mm_populate()

Software usato nel corso:

• I sorgenti del kernel di Linux
  • In particolare, abbiamo visto lo scheduler della CPU
• Un filesystem minimale per fare il boot
• Come compilare ed usare un kernel e come generare un filesystem minimale
• Un programma per schedulare un processo con SCHED_DEADLINE
• Patch per stampare un errore quando si prova a trasformare in SCHED_DEADLINE un task con affinita' non globale
• Esempi su memoria virtuale:
  • Memoria virtuale dei processi utente / mapping anonimi e non
  • mmap() da vicino: esempio di programma che crea un mapping anonimo
  • Esempio di supporto per mmap() in un device, con programma di test.
  • Un altro esempio in cui il buffer di memoria viene condiviso, fra 2 programmi di test: send e receive
• Esempi su virtualizzazione (kvm e container):
  • Esempio di utilizzo di KVM ed esempio avanzato, che separa il codice guest in un eseguibile diverso
  • Patch per l'esempio precedente che mostra un esempio di I/O
  • Filesystem minimale per esperimenti con chroot/container...
  • ...Ed un semplice modo per uscire da un chroot!
  • Semplice esempio di quasi-container minimalistico (nota: usa chroot, quindi potete fuggire dal container!)
  • mini-container implementato un po' meglio tramite pivot_root() (ora, uscire dal container e' meno semplice!!!)
  • Esempio simle che usa un ramfs

Articoli scientifici interessanti:

• Bonwick, Jeff. "The slab allocator: An object-caching kernel memory allocator." USENIX summer. Vol. 16. 1994.
• Bonwick, Jeff, and Jonathan Adams. "Magazines and Vmem: Extending the Slab Allocator to Many CPUs and Arbitrary Resources." USENIX Annual Technical Conference, General Track. 2001.
• Mogul, Jeffrey C., and K. K. Ramakrishnan. "Eliminating receive livelock in an interrupt-driven kernel." ACM Transactions on Computer Systems 15.3 (1997): 217-252.