리눅스 커널의 구조와 원리: 인터럽트 [저자 직강 1부-5]

<공지>

1. 500명 돌파 30% 할인 쿠폰 발행 🙏

리눅스 커널 강의 수강 500명 돌파를 기념하여 30% 할인 쿠폰을 발행합니다. 감사합니다. 선착순 100명입니다. 쿠폰 : 17875-acd183712a2b 

2. 로드맵 안내 🎯

이번 강의 <리눅스 커널의 구조와 원리: 인터럽트 [저자 직강 1부-5]>는 로드맵 '시스템 소프트웨어 개발자를 위한 Linux kernel - basic course' 에 포함된 강의입니다.

시스템 반도체, 자동차 분야 등

시스템 소프트웨어 개발자라면 꼭 알아야 할 리눅스 커널

모든 IT 기기에서 가장 많이 사용되는 운영체제는 무엇일까요? 바로 리눅스 운영체제입니다. 스마트 폰, 디지틀 TV, 항공 엔터테인먼트 시스템 및 서버에 사용되고 있습니다. 시스템 반도체 업체에서 리눅스(리눅스 디바이스 드라이버)를 활용해 자신이 설계한 하드웨어를 제어합니다. 또한 전기 자동차(Automotive)을 구성하는 다양한 부품(인포테인먼트, 자율주행, 텔레메틱스)에도 리눅스가 많이 활용되고 있습니다.

리눅스 운영체제의 핵심은 리눅스 커널입니다. Armv8-A 아키텍처와 더불어 현재 시스템 소프트웨어 업계에서 가장 많이 필요한 기반 지식이 요구되는 내용이 리눅스 커널이라고도 볼 수 있어요.

리눅스 시스템 소프트웨어 개발자, 리눅스 임베디드 시스템(BSP) 프로그래머 주목!

그런데 리눅스 커널은 시스템 소프트웨어 분야의 입문자에 있어 거대한 장벽과 같은 존재입니다. 입문자들은 리눅스 커널을 배우다가 수 차례 포기한 경험이 있을 것입니다. 그 어려운 리눅스 커널 버전이 업그레이드되면서 점점 더 복잡하게 진화하고 있습니다. 2024년 이후에는 리눅스 커널 버전은 v6.6 이상으로 업그레이드되고 있는데, 진입 장벽이 더 높아지고 있습니다.

시스템 반도체, 전기 자동차 분야를 포함한 다양한 분야에 포진된 리눅스 시스템 소프트웨어 개발자 분들은 리눅스 커널을 잘 알아야 개발 역량을 키울 수 있다는 사실은 알고 있습니다. 하지만 리눅스 커널을 어떻게 배워야 하고 무엇보다 실무에서 어떤 내용을 잘 알아야 하는지 감을 잡기 어려운 상황입니다.

리눅스 디바이스 드라이버 개발의 핵심인 인터럽트

처음 리눅스 시스템 소프트웨어 개발자로 입문하면 무슨 일을 할까요? 프로젝트의 성격과 미션에 따라 다르지만 대부분 리눅스 디바이스 드라이버를 개발합니다. 리눅스 디바이스 드라이버을 개발하면 반드시 구현하고 최적화해야 할 요소 중 하나는 인터럽트입니다. 또한 인터럽트는 리눅스 커널을 이루는 주요 기능과 많이 연관돼 있습니다. 인터럽트 후반부 기법, 동적 타이머, Preemptive scheduling 및 시그널 동작과 연관이 깊습니다.

그래서 제가 쓴 '리눅스 커널의 구조와 원리' 책의 5장에서 인터럽트를 설명합니다. 다양한 방식으로 독자 분들이 ftrace 디버깅 실습을 통해 인터럽트를 배울 수 있게 구성했습니다.

강의의 차별화 포인트

이번 강의는 그 동안 한번도 유튜브나 어느 강의 플렛폼에서 다룬 적이 없는 콘텐츠로 구성되어 있습니다! 인터럽트 동작 방식과 관련 자료 구조를 리눅스 커널 메모리 덤프를 통해 디버깅합니다. 이 강의를 수강하시는 분은 교육용 프로그램(TRACE32)을 내려 받아 직접 실습하실 수 있습니다.

이런 내용을 배워요

먼저 인터럽트를 처리하는 방식을 설명하고 다양한 관점으로 인터럽트가 처리되는 흐름을 설명합니다.

리눅스 커널과 유저 애플리케이션에서 인터럽트가 유발됐을 때의 전체 실행 흐름을 Armv8 아키텍처 관점으로 세세하게 설명합니다.

리눅스 커널에서 인터럽트가 유발됐을 때의 Armv8의 익셉션 벡터 테이블을 분석합니다. 이어서 처리되는 익셉션 핸들러 루틴을 상세하게 분석합니다.

유저 애플리케이션에서 인터럽트가 유발됐을 때의 Armv8의 익셉션 벡터 테이블을 분석합니다. 이어서 처리되는 익셉션 핸들러 루틴을 어셈블리 명령어 레벨까지 상세하게 분석합니다.

인터럽트가 처리되는 흐름을 큰 그림으로 분석하고 IRQ 서브 시스템(Arm 아키텍처에 의존적이지 않음)에서 실행되는 함수를 세세하게 설명합니다.

TRACE32와 Crash-utility 디버깅 프로그램을 사용해 인터럽트와 관련된 자료구조를 분석합니다.

TRACE32로 인터럽트 핸들러인 bcm2835_mmc_irq() 함수를 디버깅합니다. 콜 스택과 관련 자료 구조와 함께 인터럽트 핸들러 소스 코드를 세세하게 분석합니다.

인터럽트 컨텍스트를 소개하고 인터럽트 컨텍스트를 확인할 수 있는 예시 코드를 설명합니다.

인터럽트 컨텍스트를 활성화하는 커널 소스 코드를 분석합니다. 인터럽트 컨텍스트에서 슬립에서 진입하는 커널 함수를 호출하면 안되는 이유를 설명하고, 예시로 뮤텍스를 획득할 때의 예외 처리 코드를 소개합니다.

인터럽트 서비스 루틴의 실행을 마무리한 다음에 처리되는 Preemption의 동작 방식을 상세하게 설명합니다. 또한 Preemption 될 때의 동작을 TRACE32 디버깅 프로그램으로 상세하게 디버깅합니다.

인터럽트의 동작을 트레이싱하는 ftrace 이벤트를 설정하는 방법을 소개합니다. ftrace message를 상세하게 분석하면서 인터럽트 핸들러의 실행 흐름과 인터럽트 컨텍스트의 조건에 대해 설명합니다.

인터럽트의 동작을 트레이싱하는 ftrace 메시지를 출력하는 커널 소스 코드를 세세히 분석합니다.

교육용 TRACE32 프로그램과 6개 리눅스 커널 메모리 덤프 제공

이번 강의에서는 리눅스 시스템 소프트웨어 업계에서 가장 진보된(Advanced) 디버깅 방식인 - 글로벌 최고 수준 시스템 반도체 업체인, 퀄컴 리눅스 커널 개발자들이 디버깅하는 - 리눅스 커널 메모리 덤프를 디버깅하는 방법을 소개합니다. TRACE32와 Crash utility와 같은 디버깅 프로그램을 활용해 인터럽트의 주요 자료 구조를 디버깅할 수 있습니다.

책 집필/강의경력을 바탕으로
누구보다 깊고 상세하게!

국내 시스템 소프트웨어 분야에서 전무후무한! '리눅스 커널'책과 'Arm 아키텍처(Armv8-A, Armv7-A)' 책을 쓴 저자입니다. 또한 최신 시스템 소프트웨어 트렌드(전기자동차, 시스템 반도체- 시스템 소프트웨어)를 가장 잘 알고 있는 현업 개발자이자, 시스템 소프트웨어 분야에서 가장 지식 전파 활동을 활발하게 하는 교육자입니다. 

• '디버깅을 통해 배우는 리눅스 커널의 구조와 원리' (2021년, 대한민국 학술원 우수도서상) 저자

• '시스템 소프트웨어 개발을 위한 Arm 아키텍처의 구조와 원리' (2024년, 대한민국 학술원 우수도서상) 저자

• '프로그래머스 데브 코스: 리눅스 시스템 및 커널 전문가' 메인 강사

• 2022년 6월, 한국컴퓨터종합학술대회 (KCC2022) - 튜토리얼 발표 [ftrace를 이용해 리눅스 커널 정복하기]

• LG전자 '리눅스 커널' 및 'Armv8 아키텍처' 사내 강사(국내 및 해외 개발자 포함) - (2020년~2024년) 

국내에서 어느 누구보다 리눅스 커널을 구성하는 주요 기능을 잘 설명할 수 있는 교육자라고 자신있게 말씀드릴 수 있습니다.

수강 전 참고 사항