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Linux 内核分析和应用技术

Linux 内核分析和应用技术. 林丰波 linfb@sdu.edu.cn 2003,8. ToC. 推荐讨论主题 推荐小题目 题目： fork 和 signal 题目： shell 编程关键函数 题目：关于线程 题目： Hello 内核模块 题目：使用汇编或特权指令 题目：试验一个 timer 题目： gcc 和 glibc 题目：键盘支持 题目：扩充一个系统调用 题目：截获一个系统调用 题目：审计或识别某种动作 题目： Linux 主要发行版介绍 题目： Linux in VMWare 题目： Gentoo 安装

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  1. Linux内核分析和应用技术 林丰波 linfb@sdu.edu.cn 2003,8

  2. ToC • 推荐讨论主题 • 推荐小题目 • 题目：fork和signal • 题目：shell编程关键函数 • 题目：关于线程 • 题目：Hello内核模块 • 题目：使用汇编或特权指令 • 题目：试验一个timer • 题目：gcc和glibc • 题目：键盘支持 • 题目：扩充一个系统调用 • 题目：截获一个系统调用 • 题目：审计或识别某种动作 • 题目：Linux主要发行版介绍 • 题目：Linux in VMWare • 题目：Gentoo安装 • 题目：试用报告knoppix等

  3. 了解RTOS • 试用wine等 • 题目：诸许可比较 • 题目：Computing和Linux • 题目: VPN in Linux • 题目：Samba试验 • 题目：使用/proc • 题目：配置LXR • 题目：xinetd • 题目：wrapper • EMACS • TeX • 读书报告 • 综合设计 • User-mode linux • uClinux • FaQ

  4. 推荐讨论主题 • Linux编程概论 • make • make，cvs，autoconf/automake， • C/C++ • gcc特性，调试gdb • Assembly • as gcc nasm • Java

  5. - • 硬件 • IA32：体系、内存管理、特权级、中断机制、指令手册 • IA64：新的体系和区别 • Linux on IA64 • http://www.linuxia64.org/

  6. - • Linux网络程序设计 • socket • 后台守护进程daemon • “Linux 守护进程的编程方法” • fork、inittab • 被xinetd调用的进程的编程方法 • packet capture （promiscuous mode） • libpcap/winpcap，tcpdump/windump/ethereal • Linux模块 • 内核增强 • 设备驱动

  7. - • 文件系统 • 分区加密 • 网络实现 • IPv4/IPv6 • ipchain, iptable • http://www.netfilter.org/ • 内核新方向新进展 • 汉化问题见解 • 内核之争 • 内核变量调控 • /proc • /proc/sys/kernel • sysctl -a • 系统调用 • 窜改/监视 • 增强 • 调度 • 一般原理 • 多CPU支持

  8. - • 其他有意义主题 • Linux公司的经营模式 • Free/Open软件的再应用 • 积极参与题目，可以作业报告形式提交，也可在课堂大家讨论。

  9. 推荐小题目 从小处着手，由浅入深出 • 访问内核变量和函数 • 比如访问jiffies

  10. 题目：fork和signal • 体会fork和signal函数使用 • 设计一个程序，fork出一个子进程 • 子进程可以睡眠或死循环 • 子进程接收到USR1信号则退出 • 打印提示信息先 • 父进程用wait等待子进程退出 • 或者waitpid • fork和singal在服务器程序设计方面的应用 • 结合socket的ClientServer体制

  11. 题目：shell编程关键函数 • 写一个简单的shell • fork() • exec*() • wait/waitpid() • signal() • pipe() • 够了吗？还需要耐心 • 若要看bash的源代码，在 • http://www.gnu.org/software/bash/bash.html

  12. 题目：关于线程 • 写示例程序演示在windows/linux/unix中关于线程的编程接口 • beginthread()/CreateThread() • pthread_create()/… • 请看 #man pthread_create • 分析和讨论linux中是如何支持线程的 • 和fork的实现比较 • Links • 见备注行

  13. 题目：Hello内核模块 • 做一个HelloWorld内核模块 • 类似printf(“hello,world!”); • 用两个函数即可 • init_module() • printk(…) • cleanup_module() • 这个例子是后续很多小题目的基础，作业上也有实现

  14. 题目：使用汇编或特权指令 • 使用rdtsc指令获取CPU主频计数器 unsigned long low, high; asm ("rdtsc" : "=a" (low), "=d" (high)); printf("rdtsc=%lu,%lu\n", high, low); • 使用IO指令 • 在用户空间不能执行in/out指令，在内核里可以 • “segmentation fault” • 尝试在模块里用in/out指令读取开机CMOS信息 • (如果有的说) • 也可以破坏CMOS校验和，从而绕过开机口令 asm(“inb $0x70”)

  15. 题目：试验一个timer • ./include/linux/timer.h 23 extern void add_timer(struct timer_list * timer); 24 extern int del_timer(struct timer_list * timer); • 添加计时器，在动作函数中打印hello信息 • 如果不删除计时器，或者还没到时间就卸载模块会怎样？ • 注意可能会死机，要注意文件存盘先

  16. 题目：gcc和glibc • glibc • gcc

  17. - • C Run-Time Libraries in Windows • printf(), memcpy(), fopen(), … • .h • stdio.h, stdlib.h, string.h, • .lib • .dll • Standard C++ Library

  18. 题目：键盘支持 • 键盘是最基本的输入支持设备 • 分析内核中是如何管理键盘设备的 • 键盘是字符设备 • ./drivers/char/keyboard.c • handle_scancode() • ctrl_alt_del是怎样实现的？

  19. 题目：扩充一个系统调用 • 找一个空闲的调用号k • 查看你的内核源代码的源程序 • 得针对你正所用的内核版本 • 把syscall表中的k位置指向你的调用函数 • 不必编译完整的内核 • 在模块初始化中做即可 • 在用户程序发起一个对k的调用 • 使用int80h，调用号放在?中 • 如果模块卸载了，用户还调用会怎样？

  20. 题目：截获一个系统调用 • 截获谁有意思呢？ • open • read • … • 写一个自己的sys_myopen()函数 把syscall表中的OPEN项指向自己 • 可以在该函数中隐藏某种后门 • 在该函数中，做了额外的相关处理之后，不要忘了还得调用旧的sys_open函数 • 记得卸载模块时恢复旧的调用

  21. 题目：审计或识别某种动作 • 用户正在访问哪些文件 • 是否存在某个进程是个病毒进程(类似等等) • 用户正在访问哪些站点 • 网络接口正在接收或处理哪些异常的包？ • 有网络入侵的尝试在发生吗？ • 尝试做一个方面就行 • 或仅仅是设想或论述一下也可

  22. 题目：Linux主要发行版介绍 • Redhat • Debian • SuSE • Mandrake • …

  23. 题目：Linux in VMWare • 两个题目： • Linux in VMWare • Solaris in VMWare • 另：推荐Virtual PC

  24. 题目：Gentoo安装 • Gentoo的安装真原始，倒是挺锻炼基本功的。

  25. 题目：试用报告knoppix等 （1）Knoppix （2）Lindows （3）BeOS • 下载 • 安装 • 试用 • 报告 • 比较、评价

  26. 了解RTOS • Realtime Linux • QNX • VxWorks • DOS • Windows CE .NET • Windows XP embed • 试用报告

  27. 试用wine等 • WINE • CrossOver • WineX • ？ • 试用报告

  28. 题目：诸许可比较 • GPL • BSD • … • 商业模式

  29. 题目：Computing和Linux • Computing • Super Computing • Parallel Computing • Cluster Computing • Distributed Computing • Grid Computing • NUMA vs. SMP vs. others • Linux在Computing中的地位和关系 • PVM / MPI

  30. － • Linux集群技术 • Beowulf • Legion • Giganet cLAN • Cplant • MOSIX

  31. 题目: VPN in Linux • OpenVPN • Free S/WAN • OpenVPN较好操作，建议以OpenVPN为主，并和swan简单比较 • 以OpenVPN为工具组件虚拟私有网

  32. 题目：Samba试验 • 配置samba in Linux • 从linux中访问windows的共享目录 • 从windows中访问linux的共享目录 • 报告

  33. 题目：使用/proc • 使用/proc调整内核运行参数

  34. 题目：配置LXR • 用LXR建立一个Linux内核源代码阅读站点

  35. 题目：xinetd • xindet的原理和机制 • xindet中服务程序设计规范 • 举例

  36. 题目：wrapper • TCP Wrapper • hosts.deny hosts.allow

  37. EMACS

  38. TeX

  39. 读书报告 • 选择某本相关书籍 • 系统阅读 • 读书笔记 • 关键内容、实例运行、问题解决 • 章节选讲 • 就某个较典型的问题及其相关内容报告

  40. 综合设计 • 例子

  41. User-mode linux • 主站 • http://user-mode-linux.sourceforge.net/ • 介绍短文 • 在 http://www-900.ibm.com/cn/ • 查”user mode linux”

  42. uClinux • ARM+uClinux

  43. 开发工具 • GCC • Sun ONE Studio • NetBeans • Kylix • Eclipse • Google(“年度最受用户喜欢开发的工具”)

  44. FaQ

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