System Programming/Linux Device Driver

Linux Device Driver 기초 #8 PCI 드라이버

PCI(Peripheral Component Interconnect) 드라이버버스는 전기적 인터페이스와 프로그래밍 인터페이스로 구성된다.주로 현대 데스크탑 및 대형 컴퓨터에서는 PCI 버스 가 많이 사용된다. PCI 장치가 시스템의 하드웨어를 찾고 접근하는 방법특정 드라이버가 하드웨어를 탐지하고 접근할 수 있도록 지원 32비트 데이터 버스를 기본으로 사용하며, 64비트 확장도 포함되어 있음PCI 버스는 ISA보다 높은 클럭 속도로 더 나은 성능을 달성플랫폼 독립성을 고려한 설계로, 다양한 프로세서 아키텍처(IA-32, Alpha, PowerPC, SPARC64, IA-64 등)에서 사용됨특히 중요한 점은 PCI가 인터페이스 보드의 자동 감지 및 구성(auto-detection)을 지원한다는 점이는 점퍼가..

Netlink Sockets #1 내부 아키텍쳐, 메세지 포맷

Netlink는 Linux kernle 내부 메세징 시스템으로 kernle과 user space 간의 통신 수단으로 사용된다.  ■ Linux의 IP 패킷 포워딩 절차 ____ +---------------+ +->-| FW |---> | TCP, UDP, ... | | +----+ +---------------+ | | ^ v | _|_ +--------->|..

Linux Device Driver 기초 #5 문자 드라이버

문자 드라이버는 블록 드라이버나 네트워크 드라이버보다 이해하기 쉽고 간단한 편이다. scull(Simple Character Utility for Loading Localities)scull은 메모리 영역을 디바이스처럼 취급하는 문자 드라이버이다. scull은 커널에서 할당받은 메모리 상에서 동작하기 때문에 하드웨어에 의존적이지 않다는 장점이 있다. 누구나 scull을 컴파일하고 실행시킬 수 있으며 리눅스를 돌릴 수 있는 컴퓨터 아키텍쳐라면 어디나 이식도 가능하다. 하지만 커널과 드라이버 사이에 인터페이스를 보여주고 사용자가 테스트를 할 수 있다는 점을 제외한다면 디바이스 자체는 별다ㅏ른 쓸모가 없다. 드라이버 작성에서 첫단계는 디바이스가 사용자 프로그램에게 제공할 기능을 정의하는 일이다.여기서 작성할 ..

Linux Device Driver 기초 #4 system daemon과 라이브러리 개발

IPC프로세스간 통신은 서로 다른 프로세스가 데이터를 교환할 수 있도록 하는 통신 메커니즘이다.  pipe부모 프로세스와 자식 프로세스 사이에서 간단하게 데이터를 주고 받기 위해 사용되는 단방향 통신 방법이다. 한쪽 프로세스가 쓰고 다른 쪽 프로세스가 읽는 방식으로 작동하며 기본적으로 데이터를 한방향으로만 전달한다. socket네트워크 통신을 위한 양방향 통신 방법으로 동일한 시스템 뿐만 아니라 네트워크를 통해 다른 시스템과도 통신할 수 있다. TCP/IP 와 같은 프로토콜을 사용하며 클라이언트와 서버간의 통신을 설정하고 데이터를 주고 받을 수 있다.  named pipenaemd pipe는 이름이 붙어있어 부모-자식 관계가 아닌 프로세스 간에도 사용할 수 있는 통신 방식이다. named pipe는 다음..

Linux Device Driver 기초 #3 Linux Device Driver 추가하기

Kernel Module 만들기리눅스 커널 모듈은 커널 코드를 보다 쉽게 로드할 수 있게 함으로써 리눅스 커널 개발에 유용한 인터페이스를 제공하고,동적 로드와 특정한 기능만 선택적으로 로드할 수 있어 리눅스 커널이 차지하는 메모리의 양을 줄일 수 있는 효과가 있다.동적 로드:리눅스 커널 모듈은 시스템이 부팅될 때 커널 이미지에 포함되지 않고 필요 시점에만 메모리에 로드된다.예를 들어 특정 하드웨어 장치가 연결될 때만 해당 장치를 지원하는 모듈을 메모리에 로드하고 사용이 끝나면 unload하여 메모리에 제거할 수 있다.선택적 기능:모든 커널 기능을 한꺼번에 커널 이미지에 포함시키는 대신 커널 모듈을 통해 특정 기능만 선택적으로 사용할 수 있어 부팅 시간과 메모리를 절약할 수 있다.예를 들어 특정 네트워크 ..

Linux Inside #1 Booting: Bootloader에서 Kernel까지

이 게시물은 x86_64 아키텍쳐를 기준으로 하고 있다. 로우레벨이 내부적으로 어떻게 동작하는지 프로그램이 컴퓨터에서 어떻게 실행되는지 어떻게 그것들이 메모리에 적재되는지 커널이 프로세스와 메모리 관리를 어떻게 하는지, 네트워크 스택이 로우레벨에서 어떻게 동작하는지 등... 컴퓨터의 시작: 전원 버튼에서 리얼모드까지컴퓨터를 켤 때 먼저 메인보드가 전력을 공급받아야한다. 그 후 메인보드는 CPU를 작동시킨다. 이 때 CPU는 리셋 상태에서 시작하며 기본 레지스터 값을 초기화하고 real mode 라는 매우 기초적인 운영모드에서 작동을 시작한다. Real Mode란리얼 모드는 8086이라는 매우 오래된 CPU 부터 모든 현대적인 x86 프로세서까지 지원되는 모드이다. 리얼모드에서는 CPU가 최대 1MB 의 ..

BuildRoot 사용법 요약

Buildroot는 uClibc 개발자들이 uClibc를 테스트하기 위해 작은 임베디드 리눅스 시스템을 빌드할 수 있도록 만든 도구 cross compile을 사용하여 임베디드 시스템을 위한 리눅스 시스템을 빌드하는 과정을 단순화하고 자동화하는 도구이다. Buildroot는 cross compile toolchain, root file system, linux kernel image, bootloader를 생성할 수 있다. 또한 옵션을 통해 독립적으로 사용가능하여 이미 존재하는 툴체인을 사용하고 buildroot를 통해 root file system만 빌드할 수 있다.  buildroot 는 특히 임베디드 분야에서 유용하다. 임베디드 시스템은 일반적인 x86 processor가 아닌 PowerPC, MI..

Linux Device Driver 기초 #2 System Call 추가하기

운영체제의 구성: user mode와 kernel mode운영체제는 하드웨어 자원을 효율적으로 관리하고 자원에 대한 인터페이스를 제공한다. 그렇기 때문에 운영체제는 하드웨어와 어플리케이션 사이에서 동작한다. 다음은 운영체제의 기본적인 구성이다.커널은 하드웨어 자원 직접 관리하고 어플리케이션은 시스템 콜을 통해 커널에 자원을 요청한다.어플리케이션은 보통 user mode에서 동작하며 시스템 자원에 접근할 수 있는 권한이 제한되어있다. 시스템 자원에 접근할 때 어플리케이션은 시스템 콜을 통해 kernel mode로 전환된다. kernel mode에서 운영체제는 요청된 자원을 처리하고 다시 user mode로 돌아 간다.  운영체제에서 커널 모드와 사용자 모드는 시스템의 안전성을 보장하고 자원을 효율적으로 관..

Linux Device Driver 기초 #1 Linux Build System

Linux 개발 환경 이해 컴파일러: C/C++ 같은 소스 코드를 타겟 아키텍처에 맞는 바이너리로 변환링커: 여러 개의 오브젝트 파일을 하나의 실행 파일로 결합어셈블러: 어셈블리 코드를 기계어로 변환라이브러리: 프로그램 실행 시 필요한 기본 함수들을 제공 리눅스를 빌드하는 과정은 간단하게 다음과 같다.1. buildroot를 사용하여 rootfs을 빌드한다.2. linux kernel 최신 코드를 다운받아 빌드한다.3. 이 두가지를 사용하여 qemu에서 가상의 머신을 부팅한다. Rootfs 빌드Buildroot는 임베디드 리눅스 시스템을 위한 경량화된 루트 파일 시스템(root filesystem), 커널 및 부트로더를 쉽게 빌드할 수 있는 도구이다.# Git 설치 (필요한 경우)sudo apt-get ..