Kursus Linux System Programming

Pelajaran 1 • Pengenalan kepada Panggilan Sistem

Menunjukkan cara program pengguna memanggil perkhidmatan kernel melalui panggilan sistem menggunakan pembalut glibc dan syscall mentah. Menghubungkan fungsi pustaka C kepada operasi kernel yang mendasarinya.

Pelajaran 2 • Seni Bina Linux dan Gambaran Keseluruhan Kernel

Meliputi ruang kernel vs. ruang pengguna, reka bentuk kernel monolitik, dan pengabstrakan perkakasan. Mewujudkan rangka kerja konseptual yang menjadi asas kepada semua topik pengaturcaraan seterusnya.

Pelajaran 3 • Mengkompil, Memaut, dan Memuatkan

Menerangkan saluran paip alat penuh dari sumber ke boleh laku, termasuk pemautan statik dan dinamik. Menyediakan pelajar untuk mendiagnosis ralat binaan dan memahami struktur perduaan.

Pelajaran 4 • Keperluan Penting C untuk Kerja Sistem

Mengkaji semula penuding, susun atur memori, struktur, dan operasi bitwise yang penting untuk kod sistem. Merapatkan pengetahuan C umum kepada corak peringkat rendah yang digunakan sepanjang kursus.

Pelajaran 1 • Operasi Direktori dan Metadata

Mengajar stat(), lintasan direktori, dan pengurusan pautan termasuk pautan keras dan simbolik. Membolehkan program memeriksa dan memanipulasi struktur sistem fail secara atur cara.

Pelajaran 2 • Operasi Fail POSIX

Meliputi open(), read(), write(), lseek(), dan close() dengan semua bendera dan mod yang berkaitan. Mengajar corak penggunaan yang betul dan perangkap biasa seperti baca dan tulis separa.

Pelajaran 3 • Fail yang Dipetakan Memori

Menunjukkan mmap() untuk memetakan fail ke dalam ruang alamat proses untuk I/O pantas dan data kongsi. Menghubungkan I/O fail kepada konsep memori maya yang diperkenalkan dalam bab kemudian.

Pelajaran 4 • Deskriptor Fail dan Fail Terbuka

Menerangkan jadual fail terbuka, integer deskriptor fail, dan struktur data kernel di belakangnya. Mendasari semua kerja I/O seterusnya dalam model tepat tentang cara kernel mengesan fail terbuka.

Pelajaran 1 • Dalaman Proses dan Atribut

Memeriksa PID, PPID, UID, GID, dan medan deskriptor proses yang diselenggara oleh kernel. Menyediakan perbendaharaan kata dan model data yang diperlukan untuk mengawal proses secara atur cara.

Pelajaran 2 • Menunggu dan Menuai Anak

Mengajar wait(), waitpid(), dan waitid() untuk mengumpul status keluar anak dan mencegah zombi. Memastikan pelajar menulis program berbilang proses tanpa kebocoran.

Pelajaran 3 • Melaksanakan Program dengan exec()

Menerangkan keluarga exec, penghantaran hujah dan persekitaran, dan apa yang dipelihara merentas exec. Membolehkan pelajar membina shell dan pelancar proses yang menggantikan imej proses dengan betul.

Pelajaran 4 • Mencipta Proses dengan fork()

Meliputi semantik salin-semasa-tulis, pengendalian nilai pulangan, dan pewarisan sumber selepas fork(). Membina asas untuk semua corak pengaturcaraan berbilang proses dalam kursus ini.

Pelajaran 1 • Konsep Isyarat dan Isyarat Piawai

Memperkenalkan nombor isyarat, disposisi lalai, dan mekanisme penghantaran kernel. Mewujudkan model konseptual yang diperlukan sebelum menulis sebarang kod pengendalian isyarat.

Pelajaran 2 • Topeng Isyarat dan Penyekatan

Mengajar sigprocmask(), manipulasi sigset_t, dan perlindungan bahagian genting melalui penyekatan. Membolehkan pelajar mencegah perlumbaan isyarat dalam operasi berbilang langkah.

Pelajaran 3 • Pengaturcaraan Selamat Tak Segerak-Isyarat

Mengenal pasti fungsi selamat tak segerak-isyarat dan corak untuk menulis pengendali yang betul dan boleh masuk semula. Mencegah pepijat halus yang timbul daripada memanggil fungsi tidak selamat di dalam pengendali.

Pelajaran 4 • Isyarat Masa Nyata dan signalfd

Meliputi isyarat masa nyata POSIX, jaminan baris gilir, dan antara muka signalfd() untuk pengendalian segerak. Memanjangkan kemahiran isyarat kepada seni bina dipacu peristiwa dan kebolehpercayaan tinggi.

Pelajaran 1 • Baris Gilir Mesej POSIX

Mengajar mq_open(), mq_send(), mq_receive(), dan penghantaran mesej berasaskan keutamaan. Menyediakan alternatif berstruktur dan ditaip kepada paip strim bait untuk IPC berorientasikan mesej.

Pelajaran 2 • Membandingkan dan Memilih Mekanisme IPC

Menganalisis pertukaran daya pemprosesan, kependaman, kerumitan, dan kegigihan merentas semua jenis IPC. Melengkapkan pelajar untuk membuat keputusan seni bina yang termaklum dalam reka bentuk sistem sebenar.

Pelajaran 3 • Semafor POSIX

Meliputi semafor bernama dan tidak bernama, sem_wait/sem_post, dan corak saling kucil. Menyediakan lapisan penyegerakan yang diperlukan untuk menggunakan memori kongsi dengan selamat.

Pelajaran 4 • Paip dan FIFO

Meliputi paip tanpa nama, penciptaan FIFO, dan corak pengeluar-pengguna untuk proses berkaitan dan tidak berkaitan. Memperkenalkan IPC strim bait sehala sebagai primitif koordinasi yang paling mudah.

Pelajaran 1 • Penggunaan mmap() Lanjutan

Menunjukkan MAP_ANONYMOUS, MAP_FIXED, halaman besar, dan madvise() untuk penalaan prestasi. Memanjangkan kemahiran mmap() daripada I/O fail kepada pengurusan memori tujuan umum.

Pelajaran 2 • Peruntukan Longgokan dan Pengumpul

Meliputi malloc(), calloc(), realloc(), free(), dan dalaman pengumpul glibc termasuk arena. Mengajar corak peruntukan yang betul dan cara mengelakkan kerosakan longgokan.

Pelajaran 3 • Perlindungan Memori dan Kebenaran

Mengajar mprotect() untuk menukar kebenaran halaman dan halaman pengawal untuk pengesanan limpahan penimbal. Membolehkan pelajar melaksanakan teknik pengerasan keselamatan di peringkat memori.

Pelajaran 4 • Seni Bina Memori Maya

Menerangkan jadual halaman, susun atur ruang alamat maya, dan antara muka /proc/pid/maps. Menyediakan model mental yang diperlukan untuk memahami kelakuan pengumpul dan semantik mmap().

Pelajaran 1 • Penciptaan Benang dan Kitaran Hayat

Meliputi pthread_create(), atribut benang, keadaan lepas, dan pthread_join(). Mewujudkan model kitaran hayat benang yang menjadi asas kepada semua topik penyegerakan.

Pelajaran 2 • Kunci Baca-Tulis dan Penghadang

Meliputi rwlock untuk beban kerja berat baca dan pthread_barrier untuk penyegerakan fasa. Memanjangkan kit alat penyegerakan kepada corak di mana penguncian eksklusif terlalu kasar.

Pelajaran 3 • Pembolehubah Keadaan

Menunjukkan pthread_cond_wait(), kebangkitan palsu, dan corak gelung predikat. Membolehkan benang menunggu perubahan keadaan dengan cekap tanpa menunggu sibuk.

Pelajaran 4 • Mutex dan Bahagian Genting

Mengajar inisialisasi mutex, disiplin kunci/buka kunci, dan jenis mutex pemeriksaan ralat. Menyediakan alat utama untuk melindungi data kongsi daripada pengubahsuaian konkuren.

Pelajaran 1 • I/O Tidak Menyekat dan epoll

Melaksanakan pelayan dipacu peristiwa menggunakan soket tidak menyekat, epoll_create(), dan mod picu-tepi. Menskala pengendalian sambungan melebihi model satu-benang-per-sambungan.

Pelajaran 2 • Asas API Soket

Meliputi socket(), bind(), listen(), accept(), connect(), dan struktur alamat untuk IPv4 dan IPv6. Mewujudkan permukaan API teras yang menjadi asas kepada semua pengaturcaraan rangkaian.

Pelajaran 3 • Soket UDP dan Datagram

Meliputi sendto(), recvfrom(), dan corak komunikasi tanpa sambungan untuk UDP. Membandingkan penghantaran tidak boleh dipercayai UDP dengan TCP dan mengenal pasti kes penggunaan yang sesuai.

Pelajaran 4 • Pilihan Soket dan Ciri Lanjutan

Mengajar getsockopt()/setsockopt() untuk menala penimbal, keepalive, dan kawalan algoritma Nagle. Membolehkan penalaan prestasi dan kebolehpercayaan yang terperinci bagi sambungan rangkaian.