LINUX平台高级调试和优化

  关于LINUX的资料浩如烟海，学习LINUX的途径也有很多，如何才能在比较短的时间里获得一个比较大的提升呢？《软件调试高级研习班2018庐山秀峰站》将与各位LINUX爱好者共同探索这个问题的最佳答案。本着生动有趣、理论与实践密切结合的原则，本研习班独辟蹊径，使用调试之剑披荆斩棘，带你闯荡纷繁复杂的LINUX世界。以格物精神，钻研代码，深挖LINUX系统的核心机制，这一讲求得一理，下一讲再求得一理，步步推进。整个研习班，旨在实现三大目标：（一）深入理解LINUX操作系统的基础设施和核心机制；（二）学习开发LINUX程序（内核模块和应用程序）的工具和方法（三）学习LINUX平台上的调试工具和调试典型问题的方法。本研习班由《软件调试》和《格蠹汇编》的作者张银奎携手INTEL系LINUX高手程煜明博士共同担任教练。

 

时间：2018年4月20日-4月22日（周五-周日）（三天两晚封闭训练，挑灯论剑）

地点：庐山秀峰景区内松雪楼（住）和中正行营（研习）

形式：实战演练、讲解和讨论点评

培训对象：在Linux平台上从事开发或测试的软件工程师、项目带头人和技术经理

主办单位：高端调试网站、上海曜印网络科技有限公司

 

时间长度：3天

形式：讲解 + 真实案例演示

 

第一部分：从Linus说起--LINUX概览 （1小时）

要点：Linux内核的早期版本，推动Linux发展的两股力量，GPL，Tainted，反面典型Nvidia，解析内核源代码树，内核文档，内核中的汇编代码，重要的内核模块，Linux的主要发行版本，Linux的主要开发者，学习Linux内核的方法

 

第二部分：全面认识GDB之用户态调试（1.5小时）

要点：为自由而生，RichardStallman传奇，GDB诞生记，GDB版本，GDB的架构和工作原理，ptrace，命令类型，命令语法，常用命令，调试符号，DWARF，符号文件，下载Ubuntu的符号包和源代码，ELF结构，readelf，寻找符号的方法，栈回溯（bt），软件断点、硬件断点，复杂的断点命令，控制线程

 

实战1：使用GDB调试后台服务因段错误崩溃（90分钟）

Linux下重要后台服务(Daemon)随机崩溃，深挖到底，竟然与C语言的规范有关，让你深刻认识C与C++的一个大不同之处，感受著名的头文件陷阱；熟悉如下工具和主要技能：GDB，GCC，map，dmesg，调试Linux应用程序，反汇编，插入代码JIT调试；温习如下知识点：虚拟内存，分页机制，页表，缺页异常，段错误，空指针，AT&T汇编和Intel汇编，调用规约

 

第三部分：全面认识GDB之内核态调试（1.5小时）

要点：Linus对内核调试的态度，艰难推进，KDB与KGDB，核心引擎，代码分析，KDB实际演练，KDB的重要命令，准备KGDB调试环境（内核调试环境建立和实际演示），调试符号，使用Ubuntu的符号包，初始断点，kgdbwait，KGDB中调用KDB命令，触发break-in的多种方法，/proc/kcore

 

第四部分：文件系统（1.5小时）

要点：“一切皆文件”，文件系统架构，组成，文件操作，设备文件系统，使用内核调试器帮助理解文件系统，EXT FS，Reiser FS，四个核心对象，准文件系统，proc fs（原理，关键代码，重要的应用，meminfo，maps等），sysfs，debug fs

 

实战2：使用LINUX双机内核调试探究句柄混论之谜

应用程序与驱动程序通信时，驱动程序总是收到错误的数据，打印出来观察，竟然是日志信息送给了驱动…使用KGDB分析应用层程序与驱动程序间通信的过程，分析数据混乱原因，理解虚拟文件系统、Linux驱动程序、sysfs、标准文件等理论化

 

第五部分：进程管理 (1.5小时)

要点：进程和线程，LWP，任务结构体，一体二用，进程属性，线程结构体，内核态栈，寻找内核态栈的方法，调度队列，线程优先级，线程调度器，计算每个任务时间片的方法，选择当前运行任务的算法，strace，ps命令的高级用法，pstree，top，使用strace做简单调优

 

第六部分：内存管理（上）（1.5小时）

要点：物理内存，从core到DRAM，NUMA，page，pfn，页表管理，TLB，MMU，页错误，观察页错误，虚拟内存，进程的地址空间，vma，maps，vmstat，活跃内存和非活跃内存，内核态池，从/proc/meminfo 谈内存的使，meminfo 信息深入分析

实战3：与内存管理器对话

通过用户态和内核驱动样例程序以不同方式做分配操作，演示meminfo输出信息的改变，理解内存去哪儿了以及触发OOM killer的过程

 

第七部分：内存管理（下）（1.5小时）

要点：用户态堆，ptmalloc，arena，heap，主arena的布局，辅anrena的创建，堆块结构，分配策略，bin，bin的组织，分配过程，释放过程，堆有关的错误，故障调试，valgrind，valgind的工作原理

 

实战4：使用valgrind调试典型的堆错误

堆很脆弱，经不起的考验有很多：溢出、多次释放、野指针……，在Linux解决这些问题的最有力武器就是valgrind，以老雷亲自编写的GeMalloc程序为样本，模拟各类堆错误，并使用valgrind一一捕获

 

第八部分：内核模块和系统Panic（1.5小时）

要点：可加载内核模块（LKM），init和exit，三类设备，字符设备，块设备，网络设备， softirq和tasklets，pnp，udevinfo，系统调用，与应用通信，ioctl, 文件读写，典型设备驱动解析eMMC，SD，USB（控制器，HUB，设备，数据传输），OOPS和Panic，详细解读Oops信息

 

实战5：分析系统Panic的原因

随机的内核Panic是实际工程中常常遇到的问题，在这个动手实战中，大家将一起分析多个有代表性的panic案例，解析其来龙去脉，探讨分析内核panic的方法

第九部分：日志和消息输出（1小时）

要点：系统日志架构，printk，vprintk_emit，消息级别，消息头结构，结构化信息输出，facility，logger，syslog，console，syslogd，/dev/kmsg，隐含锁，动态控制消息输出，结构化的消息，结构化消息在PnP中的应用

 

第十部分：调优基础（1小时）

要点：性能目标示例，衡量性能的技术指标，测试性能的两种基本方法，Sampling，Instrumentation，典型的分析方法

 

第十一部分：事件追踪(ftrace和perf)（1.5小时）

要点：trace机制背景，ftrace简史，ftrace的工作原理，追踪点，文件系统接口，user marker，启用追踪，读取trace数据，Kernshark，使用示例，perf，选择CPU的计数器，perf使用示例

 

第十二部分：使用vTune调优（1.5小时）

要点：vTune背景，版本历史，工作原理，主要功能，Hotspot分析，符号文件和符号文件设置，与Eclipse的集成，指定分析目标，选择分析类型，自定义分析类型，选择CPU的硬件计数器，视图，函数和调用栈，汇编视图，源代码视图，观察Preemption事件

 

实战6：使用vTune分析AI应用的执行热点

通过vTune的监视工具采集AI应用的运行数据，然后使用vTune图形分析工具进行分析，学习不同分析视图的用法，理解vTune中的关键性能指标

 

讲师介绍

张银奎（Raymond Zhang），绰号“格蠹老雷”，1996年毕业于上海交通大学信息与控制工程系，在软件产业工作20余年，一多半时间任职于INTEL公司的上海研发中心，先后在PASD、DEG、CPG、PCCG、VPG等部门工作。业余时间喜欢写作和参与各类技术会议，发文数百万字，探讨各类软件问题，其中《在调试器里看阿里的软件兵团》等文章广为流传。2015年起获微软全球最有价值技术专家（MVP）奖励。著有《软件调试》和《格蠹汇编》二书，曾经主笔《程序员》杂志调试之剑专栏。在多家跨国公司历任开发工程师、软件架构师、开发经理、项目经理等职务，对IA-32 架构、操作系统内核、驱动程序、虚拟化技术、云计算、软件调优、尤其是软件调试有较深入研究。从2005年开始公开讲授“Windows内核及高级调试”课程，曾在微软的Webcast和各种技术会议上做过《Windows Vista内核演进》、《调试之剑》（全球软件战役研究峰会）、《感受和思考调试器的威力》（优快云 SD2.0大会）、《Windows启动过程》、《如何诊断和调试蓝屏错误》、《Windows体系结构——从操作系统的角度》（以上三个讲座都是微软“深入研究Windows内部原理系列”的一部分）等。翻译（合译）作品有《现代x86汇编语言编程》、《21世纪机器人》、《观止——微软创建NT和未来的夺命狂奔》、《数据挖掘原理》、《机器学习》、《人工智能：复杂问题求解的结构和策略》等。

 

 

程煜明，1998年毕业于上海交通大学惯性导航专业，获得博士学位，毕业后从事很多年嵌入式系统软件开发，早期的五年在上海贝尔专注电信设备上实时操作系统PSOS/vxWorks的底层软件开发，业余时间用调试器分析过pSOS/vxWorks 内核的实现，后来又用了十年时间在RadiSys和英特尔亚太研发中心从事Linux底层软件的开发，曾先后在英特尔的IMG、VPG等部门工作，对bootloader、Fibre channel driver、英特尔显卡驱动（I915 display driver）、40GB Ethernet user mode driver、Linux  build系统以及板级的信号完整性有深入的研究，目前对算法设计与分析比较感兴趣。

  

 

附录1：往届研习班部分照片

 

附录2：中正行营及秀峰景区部分景观

 

附录3：报名与收费

标准收费：5600元每人

包括：

§  庐山秀峰景区门票（对于军人等符合免票条件的学员，此部分费用不退不减）

§  研习班期间的旅游意外险

§  包含研习材料的U盘一个

§  研习班期间的住宿、餐饮和茶点

不包括：

往返庐山的交通费用和以上费用之外的其它费用

优惠条款：

1）同一单位6人同时报名，可免其中一人费用

2）距离研习班开课前15日报名可以享受8折优惠

3）在校学生或者个人自费参加请联系课程顾问询问优惠价格（视报名时间而不同）

 

报名或垂询

1）扫描文末的二维码，关注“格友”公众号后，直接发送报名信息或者提问。

2）联系课程顾问：

a)      Lisa Zhang ，微信：13801874134，电子邮件：lisa.zhang@leshanting.cn

b)      Cindy Long，电话：13621638537，电子邮件：809825433@qq.com

 

公司付款

收款单位：上海曜印网络科技有限公司

银行账号：1001122409003035262

开户行：中国工商银行上海分行静安新城支行