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第 12 屆 iThome 鐵人賽

DAY 1
5
IoT

Modern Maker : 從那些 Maker 的大小事看 Linux 核心系列 第 1

Day 1:教練!我想學 Linux Kernel 啊!

這系列文章希望使用 eBPF 去理解運作在 Raspberry Pi 上的 Linux 核心之運作,並且觀察 Linux 核心如何與嵌入式系統的周邊互動,進而學習 Linux 核心。

這個挑戰的寫作動機背後有諸多要素。第一個是開發板越來越容易取得。2,000 元不到就能夠擁有介於個人電腦與嵌入式系統的開發環境,初學者 (比如說筆者本人) 可以在不用費心處理工具鏈、 交叉編譯、bootloader 的設置等複雜議題下,直接以類似個人電腦的方式進行嵌入式系統的開發。

另外一個因素則與 Linux 的發展有關。這方面啟發自 Steven Rostedt 在 2017 年的 Kernel Recipe 中,名為「Understanding the Linux Kernel via Ftrace」的演講。Steven Rostedt 在該演講中,示範如何以 ftrace 為工具來理解 Linux 核心的運作。而隨著 eBPF 漸漸成熟,這類方法勢必有能夠有更多元的使用。因此,除了閱讀核心原始碼或撰寫核心模組,eBPF 可以作為驗證自己理解是否正確的實證方法。

這些小心的特色最近逐漸開始在主要的發行版本中可以使用。以常見的 Raspberry Pi OS 為例,最新版本已經使用了 5.4 版的 Linux 核心。這意味著 eBPF 在 Raspberry Pi 上的發展逐漸成熟。加上 Raspberry Pi 兼具個人電腦與嵌入式系統的特徵,可以方便的加上週邊裝置。這兩者匯集在一起,就提供了一個認識 Linux 核心的可能方法:Maker 風格的快速 Prototype,配上 eBPF 近乎透視的功能,在作業系統與硬體周邊進行互動的同時,同時可以觀測到作業系統核心做了什麼。

在以往,編寫核心模組往往被視為理解 Linux 核心的灘頭堡。現在有了 eBPF,這就如同斥侯一般,可以先行探察核心如何運作,以減少不必要的錯誤,並且做到一些撰寫核心模組較難做到的觀測。

這 30 天的內容,希望以 Raspberry Model B 作為一個 Linux 的活體,搭配 eBPF、perf、ftrace 等工具,觀察 Raspberry Pi 在與 I2C、SPI、UART 等周邊裝置互動時,作業系統核心的行為。並且搭配核心的文件與近幾年 Linux Foundation 的研討會內容,嘗試撰寫實驗性的核心模組或相關程式碼,以達到學習 Linux 核心的效果。


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1 則留言

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lijenkao
iT邦新手 5 級 ‧ 2021-02-15 10:48:22

好棒的文章,按讚1000次都不夠!

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