Kurz vestavěného Linuxu

Lekce 1 • Základy příkazového řádku Linuxu

Pokrývá navigaci v shellu, správu souborů a příkazy pro řízení procesů. Tyto dovednosti jsou předpokladem pro všechny praktické laboratorní práce v kurzu.

Lekce 2 • Linuxové jádro a architektura OS

Vysvětluje roli linuxového jádra, jeho monolitický návrh a oddělení uživatelského prostoru od prostoru jádra. Poskytuje kontext pro pozdější práci s konfigurací jádra.

Lekce 3 • Základní koncepty vestavěných systémů

Definuje vestavěné systémy, jejich omezení a to, jak se liší od univerzálních počítačů. Zavádí slovní zásobu používanou v celém kurzu.

Lekce 1 • Validace a ladění toolchainu

Ověřuje správnost toolchainu pomocí testovacích binárních souborů a inspekce pomocí nástroje readelf. Předchází běžným chybám v konfiguraci před sestavením jádra a kořenového souborového systému.

Lekce 2 • Architektura a komponenty toolchainu

Určuje binutils, kompilátor, knihovnu C a debugger jako komponenty toolchainu. Vysvětluje vztahy hostitel-cíl, klíčové pro křížovou kompilaci.

Lekce 3 • Křížová kompilace aplikací

Ukazuje kompilaci programů v C a C++ pro cíl pomocí křížového toolchainu. Seznamuje se vzory pro křížovou kompilaci v Makefile a CMake.

Lekce 1 • Postupy pro nahrávání firmwaru a obnovu

Pokrývá zápis obrazů bootloaderu na úložiště NAND, NOR a eMMC. Zahrnuje strategie obnovy, když se desku nepodaří zavést.

Lekce 2 • Konfigurace a sestavení U-Bootu

Provede výběrem výchozí konfigurace (defconfig), přizpůsobením nastavení a křížovou kompilací U-Bootu. Výsledkem je binární soubor bootloaderu připravený k nahrání do cílového zařízení.

Lekce 3 • Shell U-Bootu a zaváděcí skripty

Používá interaktivní shell U-Bootu k načítání obrazů a nastavení zaváděcích argumentů. Automatizuje zavádění pomocí skriptů uložených v prostředí nebo na úložném médiu.

Lekce 4 • Zaváděcí sekvence vestavěných systémů

Sleduje sekvenci po zapnutí od kódu v ROM přes bootloader až k jádru. Stanovuje vrstvený model zavádění, na který se odkazuje ve všech následujících činnostech souvisejících se zaváděním.

Lekce 1 • Správa zdrojového kódu jádra a verzí

Seznamuje s vydáními kernel.org, stabilními větvemi a dodavatelskými jádry. Provádí klonováním a efektivní navigací ve zdrojovém stromu jádra.

Lekce 2 • Sestavovací systém jádra a výstupy

Vysvětluje systém Kbuild, příznaky pro křížovou kompilaci a výstupní artefakty. Studenti sestaví obrazy zImage, Image a binární soubory stromu zařízení pro svůj cíl.

Lekce 3 • Konfigurace jádra pomocí Kconfig

Používá nástroje menuconfig a soubory defconfig k povolení potřebných ovladačů a subsystémů. Učí systematickému snižování velikosti jádra pro vestavěné cíle.

Lekce 4 • Moduly jádra a dynamické zavádění

Pokrývá sestavování modulů mimo strom a ve stromu, insmod, modprobe a depmod. Umožňuje zavádění ovladačů za běhu bez nutnosti přebudování celého jádra.

Lekce 1 • Sestavení minimálního rootfs pomocí BusyBoxu

Konfiguruje a křížově kompiluje BusyBox, aby poskytoval základní utility v jediném binárním souboru. Vytváří soběstačnou kostru rootfs pro cílovou desku.

Lekce 2 • Správa knihoven a závislostí

Určuje závislosti na sdílených knihovnách a kopíruje je do odkládacího adresáře rootfs. Předchází běhovým chybám na cíli způsobeným chybějícími knihovnami.

Lekce 3 • Init systémy a spouštění systému

Porovnává BusyBox init, SysVinit a systemd pro případy použití ve vestavěných systémech. Konfiguruje soubory inittab a rcS skripty pro spouštění služeb při bootu.

Lekce 4 • Struktura kořenového souborového systému a standardy

Vysvětluje standard hierarchie souborového systému a povinné adresáře pro zavedení Linuxu. Poskytuje strukturální plán pro všechna cvičení sestavování rootfs.

Lekce 1 • Architektura a pracovní postup Buildrootu

Seznamuje s pracovním postupem Buildrootu řízeným pomocí menuconfig pro generování toolchainu, jádra a rootfs. Ukazuje rychlé prototypování pro projekty s omezenými zdroji.

Lekce 2 • Základní koncepty Yocto Projectu

Vysvětluje vrstvy, recepty, BitBake a architekturu sestavovacího systému OpenEmbedded. Vytváří mentální model potřebný pro veškerou práci s přizpůsobením Yocta.

Lekce 3 • Vytváření a přizpůsobení Yocto vrstev

Vytváří vlastní vrstvu, píše recept a přidává jej do Yocto obrazu. Ukazuje vzor rozšiřitelnosti používaný v produkčních Yocto projektech.

Lekce 4 • Přizpůsobení balíčků Buildrootu

Vytváří vlastní recepty balíčků a překryvy pro přidání proprietárního softwaru do obrazu. Rozšiřuje Buildroot nad rámec jeho výchozí sady balíčků.

Lekce 1 • Strom zařízení a popis hardwaru

Vytváří zdrojové soubory stromu zařízení pro popis topologie hardwaru jádru. Spojuje ovladače s hardwarovými uzly pomocí kompatibilních řetězců a vlastností.

Lekce 2 • Přerušení a DMA v ovladačích

Registruje obsluhy přerušení a konfiguruje přenosy DMA v ovladači. Řeší požadavky na latenci a propustnost běžné u vestavěných periferií.

Lekce 3 • Vývoj ovladače znakového zařízení

Implementuje znakový ovladač s operacemi open, read, write a ioctl. Ukazuje kompletní vzor registrace ovladače a operací se souborem.

Lekce 4 • Základy modelu linuxových ovladačů

Vysvětluje model ovladač-zařízení-sběrnice, kobjekty a reprezentaci v sysfs. Poskytuje koncepční rámec pro veškerý vývoj ovladačů v této kapitole.

Lekce 1 • Strategie bezdrátových (over-the-air) aktualizací

Implementuje mechanismy duálních bank a delta aktualizací pro bezpečné polní aktualizace firmwaru. Zajišťuje schopnost vrácení změn a integritu aktualizací v produkčním nasazení.

Lekce 2 • Bezpečnostní hardening pro vestavěný Linux

Aplikuje rootfs pouze pro čtení, secure boot a řízení přístupu pro posílení systému. Snižuje útočnou plochu pro připojené vestavěné produkty.

Lekce 3 • Optimalizace paměťové stopy

Systematickou analýzou snižuje velikost jádra, rootfs a využití paměti za běhu. Aplikuje techniky odstraňování symbolů, komprese a ořezávání konfigurace.

Lekce 4 • Měření a zkracování doby bootování

Profiluje zaváděcí sekvenci pomocí bootchart a časových značek jádra pro nalezení úzkých míst. Aplikuje cílené optimalizace k dosažení cílů bootování pod jednu sekundu nebo rychlého bootu.