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   1 Cada tópico e subtópicos tem uma estimativa de horas, descrição e
   2 comentários a respeito.
   3
   4 0. Revisão
   5
   6 Estimativa: 2 horas
   7
   8 Comentários: Revisão curta e rápida. Cada tópico conterá uma
   9 introdução com uma revisão mais profunda de algum conceito quando
  10 necessário. Exemplo: aprofundaremos mais sobre memória virtual quando
  11 falarmos sobre gerenciamento de memória no Linux.
  12
  13 0.1 Arquiteturas de Computadores
  14
  15 Estimativa: 30 minutos
  16
  17 Conceitos sobre arquiteturas de computadores. Hierarquia de memória:
  18 memória cache, memória virtual. Modo supervisor, níveis de
  19 proteção. Interrupções, pilha, etc.
  20
  21 0.2 Sistemas Operacionais
  22
  23 Estimativa: 30 minutos
  24
  25 Conceitos sobre Sistema Operacionais, suas funcionalidades, visão de
  26 máquina extendida e de gerenciador de recursos. Gerenciamento de
  27 processos e concorrência. Gerenciamento de memória. Gerenciamento de
  28 dispositivos.
  29
  30 0.3 Unix, POSIX, GNU e Linux
  31
  32 Estimativa: 30 minutos
  33
  34 Como esses nomes se encaixam: padrões, projetos, software. Um pouco de
  35 história, um pouco da arquitetura de um sistema utilizando GNU e Linux
  36 e outras opções para cada componente, como kernel, biblioteca padrão,
  37 compilador, etc. Também um pouco sobre a interface de programação
  38 POSIX para userspace.
  39
  40 0.4 Software Livre e GPL
  41
  42 Estimativa: 30 minutos
  43
  44 O que é software livre, história, mitos. O que é a licença GPL,
  45 licença utilizada pelo Linux, os mitos, as verdades e as
  46 controvérsias.
  47
  48 1. Introdução ao Linux Kernel
  49
  50 Estimativa: 5 horas
  51
  52 Comentários: Um pouco sobre a história do desenvolvimento do Linux, as
  53 mudanças que ocorreram no código e no processo. O processo de
  54 desenvolvimento atual, os mecanismos para controle de versão,
  55 contribuição. Ferramentas necessárias e utilizadas. Como compilar,
  56 carregar e passagem de parâmetros. A parte de startup foi movida para
  57 outra seção.
  58
  59 1.1 História do Desenvolvimento
  60
  61 Estimativa: 15 minutos
  62
  63 Como o Linux cresceu da versão 1.0 até a versão 2.6, como era o modelo
  64 de desenvolvimento antigo, as ferramentas que foram utilizadas.
  65
  66 1.2 Modelo de Desenvolvimento
  67
  68 Estimativa: 15 minutos
  69
  70 Como o modelo de desenvolvimento funciona hoje em dia. As ferramentas
  71 que são utilizadas, o processo para incluir correções e melhorias no
  72 mainline.
  73
  74 1.3 Ferramentas básicas
  75
  76 Estimativa: 30 minutos
  77
  78 Utilização de ferramentas como diff, patch, quilt e ketchup para
  79 manipulação de patches e download de diferentes versões do Linux.
  80
  81 1.4 Árvore do diretório do Linux
  82
  83 Estimativa: 15 minutos
  84
  85 Onde cada subsistema se encontra. O suporte a arquiteturas e máquinas
  86 diferentes; o núcleo do sistema; o gerenciamento de memória; as
  87 bibliotecas utilitárias utilizadas; os drivers de dispositivos,
  88 barramentos e outros; os sistemas de arquivos; os cabeçalhos;
  89 subsistema de rede e protocolos; algoritmos de criptografia; sistemas
  90 de segurança; ferramentas para compilação e manipulação de código;
  91 software de user space; entre outros.
  92
  93 1.5 Ferramentas de navegação no código
  94
  95 Estimativa: 30 minutos
  96
  97 Ferramentas para navegação no código, utilizando [ce ]tags, cscope,
  98 lxr, vim, emacs, entre outros.
  99
 100 1.6 Coding Standards
 101
 102 Estimativa: 15 minutos
 103
 104 O padrão de codificação para o Linux, incluindo bons e maus
 105 exemplos. Ferramentas para identar e auditar código.
 106
 107 1.7 Usango git
 108
 109 Estimativa: 1 hora
 110
 111 Comentários: É uma rápida introdução, considerando que um curso
 112 completo sobre git poderia tomar umas 8 horas.
 113
 114 Rápida introdução sobre a utilização da ferramenta. Seu funcionamento,
 115 diversos comandos, técnicas e práticas utilizadas para execução de
 116 certas tarefas.
 117
 118 1.8 Configurando Linux
 119
 120 Estimativa: 1 hora
 121
 122 Comentários: Há um número muito grande de configurações no Linux e não
 123 seria viável ver cada uma em detalhes. Será dada uma visão geral das
 124 configurações, e algumas configurações serão vistas em maiores
 125 detalhes em outros momentos do curso. Como exemplo, veremos opções de
 126 configuração de depuração no tópico sobre depuração.
 127
 128 Como utilizar o menu de configuração, como ler e buscar configurações
 129 e suas dependências. Os menus e submenus, seu layout e como encontrar
 130 alguns itens.
 131
 132 Como utilizar configurações padrões. Como configurar para uma outra
 133 arquitetura. Como reaproveitar uma configuração antiga e apenas
 134 responder sobre as novas configurações ao atualizar a versão.
 135
 136 1.9 Compilando Linux
 137
 138 Estimativa: 15 minutos
 139
 140 Comentários: após configurar, os comandos necessários para compilação
 141 são rápidos e pequenos. O processo de compilação em si, pode tomar
 142 bastante tempo. Geralmente, há algumas opções para esse intervalo:
 143 fazer intervalo para almoço ou lanche, aguardar enquanto outros
 144 tópicos são vistos, utilizar uma imagem já pré-compilada.
 145
 146 Como compilar o Linux após sua configuração, gerando diferentes opções
 147 de imagens, módulos. A instalação e o layout da instalação dos módulos.
 148
 149 1.10 Iniciando o Linux
 150
 151 Estimativa: 45 minutos
 152
 153 Comentários: não serão vistos aqui os internos de como o Linux recebe
 154 e trata os parâmetros, ou como ele inicia seus vários subsistemas, mas
 155 apenas uma visão superficial do trabalho do bootloader e do initrd.
 156
 157 Comentários: não é viável ver todos os parâmetros. Alguns são
 158 relevantes para subsistemas e serão vistos no tópico apropriado.
 159
 160 Comentários: será visto como o Linux carrega o initrd em memória RAM,
 161 a descompressão de um initramfs, os dispositivos que ele cria e acessa
 162 e os processos que ele inicia.
 163
 164 O processo de inicialização, passando pelo bootloader, como os
 165 parâmetros são passados ao Linux, e alguns desses parâmetros. A carga
 166 do initrd, como o Linux executa e inicia o primeiro processo do
 167 sistema e o trabalho feito geralmente pelo initrd para iniciar o
 168 sistema, além da explicação de sua necessidade em diversas situações.
 169
 170 2. Compilando o Primeiro Módulo
 171
 172 Estimativa: 1 hora
 173
 174 Comentários: visão geral de como escrever e compilar um módulo bem
 175 simples.
 176
 177 Ferramentas de manipulação de módulos, Makefile, cabeçalhos,
 178 macros, printk, init/exit, parâmetros, etc.
 179
 180 3. Visão Geral de Estruturas de dados do kernel
 181
 182 Estimativa: 2 horas e meia
 183
 184 3.1 Contadores de Referência
 185
 186 Estimativa: 1 hora
 187
 188 Visão geral de kref/kobject/kset e uso de sua API.
 189
 190 3.2 Conversões entre tipos
 191
 192 Estimativa: 15 minutos
 193
 194 A conversão entre diferentes tipos e estruturas, e como a manipulação de
 195 endereços de structs funciona. Exemplos: container_of, offset_of, etc.
 196
 197 3.3 Endianness
 198
 199 Estimativa: 15 minutos
 200
 201 Funções para conversão de endianness, como be16_to_cpu, cpu_to_be16,
 202 le16_to_cpu, cpu_to_le16, etc.
 203
 204 3.4 Listas
 205
 206 Estimativa: 30 minutos
 207
 208 3.5 Hashs e Árvores
 209
 210 Estimativa: 30 minutos
 211
 212 Visão de algumas estruturas de dados utilizadas em códigos no Linux,
 213 como árvores rubro-negras e outras árvores balanceadas, e alguns usos
 214 de estruturas de hash.
 215
 216 4. Dispositivos de Caractere
 217
 218 Estimativa: 2 horas e meia
 219
 220 4.1 VFS e estruturas
 221
 222 Estimativa: 30 minutos
 223
 224 Uma visão das estruturas de dados struct inode, struct file e struct
 225 file_operations.
 226
 227 4.2 Alocação de números de dispositivo
 228
 229 Estimativa: 30 minutos
 230
 231 Como alocar e registrar números de dispositivos. Alocação estática e
 232 dinâmica e processo de registro de números.
 233
 234 4.3 Registro de um dispositivo
 235
 236 Estimativa: 15 minutos
 237
 238 Como registrar um dispositivo de caractere e suas operações.
 239
 240 4.4 Operações em um dispositivo
 241
 242 Estimativa: uma hora e 15 minutos
 243
 244 Como implementar as diversas operações em um dispositivo de caractere,
 245 incluindo open, release, read, write, ioctl, etc.
 246
 247 5. Depuração
 248
 249 Estimativa: 2 horas
 250
 251 Visão geral de alguns métodos de depuração.
 252
 253 5.1 Utilizando printk
 254
 255 Estimativa: 30 minutos
 256
 257 Algumas outras opções para depuração, como dev_dbg, pr_debug, etc.
 258 Utilização de opções de configuração para printk dinâmico, entre outros.
 259
 260 5.2 procfs e seqfile
 261
 262 Estimativa: 1 hora e 15 minutos
 263
 264 Utilizando arquivos no /proc, e a biblioteca seqfile para imprimir dados
 265 de forma sequencial.
 266
 267 5.3 Visão geral de outros mecanismos
 268
 269 Estimativa: 15 minutos
 270
 271 Apontar para outras opções de depuração, como tracers, kprobes, kgdb,
 272 suas capacidades, vantagens e desvantagens, onde obter mais informações.
 273
 274 6. Processos no Linux
 275
 276 Estimativa: 1 hora
 277
 278 Uma visão geral sobre o sistema de escalonamento no Linux, os diferentes
 279 contextos: de processo, interrupção, bottom handler, etc. Diferenças
 280 entre sistemas UP e SMP e efeitos da preempção do kernel.
 281
 282 7. Concorrência
 283
 284 Estimativa: 5 horas
 285
 286 7.1 Condições de corrida
 287
 288 Estimativa: 30 minutos
 289
 290 O que são condições de corrida, exemplos de como acontecem. Ocasiões em
 291 que interrupções, softIRQs e preempção estão desabilitados e como
 292 fazê-lo.
 293
 294 7.2 Semáforos e mutexes
 295
 296 Estimativa: 1 hora
 297
 298 Como e quando utilizar o mecanismo de semáforos e mutexes, e as suas
 299 diferenças.
 300
 301 7.3 Spinlocks
 302
 303 Estimativa: 1 hora
 304
 305 Como e quando utilizar spinlocks, e as suas diferenças de mutexes e
 306 semáforos.
 307
 308 7.4 Operações Atômicas
 309
 310 Estimativa: 30 minutos
 311
 312 Como utilizar operações atômicas e suas vantagens em relação a outros
 313 mecanismos.
 314
 315 7.5 Per-CPU Counters
 316
 317 Estimativa: 30 minutos
 318
 319 Variáveis por CPU, ocasiões em que podem ser utilizadas, cuidados
 320 necessários, e suas vantagens.
 321
 322 7.6 RCU
 323
 324 Estimativa: 1 hora
 325
 326 Como utilizar o sistema de RCU para tratar concorrências, vantagens de
 327 sua utilização, como utilizá-lo para manipular diferentes estruturas de
 328 dados.
 329
 330 7.7 Outros mecanismos
 331
 332 Estimativa: 30 minutos
 333
 334 Outros mecanismos para lidar com a concorrência, incluindo rwlocks,
 335 seqlocks, entre outros.
 336
 337 8. Temporização
 338
 339 Estimativa: 5 horas
 340
 341 8.1 Jiffies e o escalonador
 342
 343 Estimativa: 1 hora
 344
 345 Como o Linux mede o tempo, utilizando temporizadores por hardware, e
 346 como ler esse tempo. Como utilizar a família schedule de comandos para
 347 acionar o escalonador.
 348
 349 8.2 Busy waiting
 350
 351 Estimativa: 30 minutos
 352
 353 Como utilizar busy waiting para aguardar a passagem do tempo, suas
 354 vantagens e desvantagens e quando utilizá-lo.
 355
 356 8.3 Timers
 357
 358 Estimativa: 1 hora
 359
 360 Como utilizar timers, seu contexto, suas vantagens e desvantagens.
 361
 362 8.4 Tasklets
 363
 364 Estimativa: 30 minutos
 365
 366 O que são tasklets, quando devem ser utilizados, como funcionam e como
 367 usá-los.
 368
 369 8.5 Work queues
 370
 371 Estimativa: 1 hora
 372
 373 Como utilizar work queues, suas diferenças para timers e tasklets, sua
 374 API.
 375
 376 8.6 High Resolution Timers
 377
 378 Estimativa: 1 hora
 379
 380 Para certas aplicações, é necessária maior resolução no tempo. Como
 381 hrtimers são utilizados, o que pode ser esperado deles.
 382
 383 9. Alocação de Memória
 384
 385 Estimativa: 8 horas
 386
 387 Memória Física, Paginamento e Zonas de Memória (DMA, NORMAL, HIGHMEM)
 388 Buddy System
 389 vmalloc/vfree, vmap/ioremap/vunmap, kmap/kunmap, kmap_atomic/kunmap_atomic
 390 Slab Allocator e Slob Allocators
 391 kmalloc/kfree
 392 kmem_cache_alloc/kmem_cache_free
 393 kcalloc
 394 kzalloc
 395 Per CPU-Caches e TLB Control
 396 Virtual Process Address Space
 397 Layout de um Processo na Memoria
 398 Copy-On-Write
 399 Copiando dados entre Kernel e User Space
 400 Laboratório
 401
 402 10. Interrupções
 403
 404 Estimativa: 2 horas
 405
 406 Hardware IRQs
 407 Bottom Handlers
 408 SoftIRQs
 409 Wait Queues, Completions
 410 Laboratório
 411
 412 11. Mapeamento de Memória e DMA
 413
 414 Estimativa: 4 horas
 415
 416 Coerência de Memória
 417 DMA controllers
 418 Device DMA memory
 419 Mapping DMA memory
 420 mmap
 421 Laboratório
 422
 423 12. Modelo de Dispositivos
 424
 425 Estimativa: 4 horas
 426
 427 Devices
 428 Device drivers
 429 Bus drivers
 430 Device Classes
 431 Devices Interfaces
 432 kobjects e sybsystems
 433 sysfs filesystem
 434 Laboratório
 435
 436 13. Comunicação com Hardware
 437
 438 Estimativa: 4 horas
 439
 440 Barreiras de Memória
 441 Requisição de recursos
 442 Portable communication: io{read,write}{8,16,32}
 443 Laboratório
 444
 445 14. Drivers PCI
 446
 447 Estimativa: 2 horas
 448
 449 Configuração
 450 API para requisição de recursos
 451 Laboratório
 452
 453 15. Drivers USB
 454
 455 Estimativa: 2 horas
 456
 457 HCD
 458 URB
 459 Laboratório
 460
 461 16. Dispositivos de Bloco
 462
 463 Estimativa: 3 horas
 464
 465 17. Dispositivos de Rede
 466
 467 Estimativa: 3 horas
 468
 469 17.1 Utilizando SKBs
 470
 471 Como funcionam os socket buffers, como são manipulados, sua alocação de
 472 memórias, entre outros.
 473
 474 17.2 Dispositivos de Rede
 475
 476 As operações a serem implementadas por dispositivos de rede, o
 477 comportamento dos dispositivos em relação à pilha de rede, entre outros.
 478
 479 18. Protocolos de Rede
 480
 481 Estimativa: 2 horas
 482
 483 Como implementar novas famílias de protocolos de rede, as operações
 484 necessárias, como bind, connect, recv, send, entre outros.
 485
 486
 487
 488
 489 Referências:
 490
 491 http://kroah.com/
 492 http://www.wil.cx/matthew/lca2003/paper.pdf
 493 Embedded Linux Primer
 494 Linux Device Drivers
 495 Understanding the Linux Kernel
 496 Understanding Linux Network Internals
 497 Linux Kernel in a Nutshell
 498 Operating Systems: Design and Implementation
 499 Structured Computer Organization
 500 http://gnu.org/philosophy/
 501 /usr/src/linux/Documentation/