Projekt: System- und Rechnerarchitektur

Inhalt

In diesem Labor erwartet euch eine Einführung in die interessante Welt der system- und hardwarenahen Softwareentwicklung. Außerdem erlernt ihr die Fertigkeiten, um euch an der Entwicklung von Open-Source-Projekten – im Speziellen des Linux-Kernels – zu beteiligen.

Dabei vertieft ihr nicht nur den versierten Umgang mit den notwendigen Werkzeugen wie GCC, Git, GDB oder QEMU, sondern arbeitet auch mit echter Hardware. So werdet ihr einen Linux-Treiber für ein selbst gebautes USB-Gerät entwicklen. Daneben werden in diesem Labor auch echte Beiträge zu Open-Source-Projekten entstehen. Zum Abschluss der Veranstaltung wird in einem kleinen Wettkampf (CTF) das Verständnis von Hardware und Systemsoftware weiter trainiert und auf die Probe gestellt.

Folgende Themen werden behandelt:

• Erweiterter Umgang und Funktionsweise von verteilten Versionskontrollsystemen (Git)
• Funktionsweise der Konfigurations- und Übersetzungssysteme des Linux-Kernels
• Fehlersuche und -behebung in Systemsoftware (Vorgehensweise, QEMU, KGDB, GDB, etc.)
• Arbeitsmethoden der Open-Source-Community (Was ist ein Patch? Wie bekomme ich einen Patch akzeptiert?)
• Umgang mit Hardware (Entwicklung eines Linux-Treibers für ein USB-Gerät mit eigenem Protokoll)
• Reverse-Engineering, Analyse von Binärdateien

Vorkenntnisse

Da wir in diesem Labor tief in die systemnahe Softwareentwicklung einsteigen (Linux-Kernel, Treiber-Entwicklung), sind folgende Vorkenntnisse notwendig:

• Solide Programmierkenntnisse in C
• Grundlegende Unix-Kenntnisse (Shell, Coreutils)
• Grundlagen Git (add, commit, push, pull)
• Grundlagen Compiler (Programme kompilieren, Buildsysteme in Grundzügen kennen, im Speziellen GCC und make)
• Grundlagen von Betriebssystemen
  • Was ist ein Kernel?
  • Was ist ein Treiber?
  • Was ist ein Thread?

Falls ihr euch diesbezüglich unsicher seid, schreibt uns gerne eine Email an psra@sra.uni-hannover.de.

Aufgaben

Die Aufgaben werden in Zweiergruppen bearbeitet.

• Aufgabe 1 (12.04.): Kernel Debugging
• Aufgabe 2 (19.04.): Fehler im Linux-Kernel finden und beheben
• Aufgabe 3 (03.05.): Auf zur ersten Open-Source-Contribution!
• Aufgabe 4 (17.05.): Temperatursensor: Von der Hardware bis zum Treiber
• Aufgabe 5 (07.06.): MeltUP: Flaggenfang!

Semesterplan

Woche	Mo 15:00	Do 14:00
12.04.	Ü1Arbeitsumgebung & Kernel-Debugging	RÜ
19.04.	Ü2Git / Kernelentwicklung	A1Abgabe 1
26.04.		RÜ
03.05.	Ü3Open-Source-Entwicklung	T2Teilabgabe 2
10.05.		Himmelfahrt
17.05.	Ü4Treiberentwicklung	A2Abgabe 2
24.05.	Pfingsten	Pfingsten
31.05.	Ü+Meltdown entfällt!	RÜ
07.06.	Ü5Reverse Engineering / Binärcodeanalyse	A4Abgabe 4 T3Teilabgabe 3
14.06.	Ü+Meltdown Nachholtermin	RÜ
21.06.		RÜ entfällt!
28.06.		RÜ
05.07.		RÜ
12.07.		RÜ
19.07.	Ü6Vorstellung der Upstream-Patches A3Abgabe 3 A5Abgabe 5

In der Tafelübung (ÜXÜbung X) wird die jeweils nächste Aufgabe vorgestellt und die nötigen Inhalte vermittelt. Jeden Donnerstag gibt es eine betreute Rechnerzeit (RÜ). In den Rechnerübungen werden keine neuen Inhalte vermittelt – sie müssen daher nicht unbedingt besucht werden. Bei Fragen könnt ihr euch auch außerhalb der Rechnerzeiten jederzeit an einen der Betreuer wenden. Die Abgabetermine (AXAbgabe X) sind entweder zu den Rechnerübungsterminen oder in der Tafelübung. Zu einigen Aufgaben gibt es Teilabgaben (TXTeilabgabe X). Zu diesen Terminen muss jeweils ein bestimmter Teil der Aufgabe erfüllt sein.

Evaluation

Literatur

Linux device drivers, 3rd Edition

Jonathan Corbet, Alessandro Rubini, Greg Kroah-HartmanO'Reilly2005978-0-596-00590-0.
PDF [BibTex]

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BibTex Entry

@book{corbet:05,
author = {Corbet, Jonathan and Rubini, Alessandro and Kroah-Hartman, Greg},
category = {os},
isbn = {978-0-596-00590-0},
publisher = {O'Reilly},
title = {Linux device drivers, 3rd Edition},
year = {2005},
}

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Git. Verteilte Versionsverwaltung für Code und Dokumente

Valentin Haenel, Julius PlenzOpen Source Press2011978-3941841420.
[BibTex]

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BibTex Entry

@book{haenel:11,
author = {Haenel, Valentin and Julius Plenz},
isbn = {978-3941841420},
publisher = {Open Source Press},
title = {Git. Verteilte Versionsverwaltung für Code und Dokumente},
year = {2011},
}

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Hacking: die Kunst des Exploits

J. Ericksondpunkt-Verlag20089783898645362.
[BibTex]

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BibTex Entry

@book{erickson2008hacking,
author = {Erickson, J.},
isbn = {9783898645362},
publisher = {dpunkt-Verlag},
title = {Hacking: die Kunst des Exploits},
year = {2008},
}

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Artikel auf LWN.net

Anmeldung und weitere Infos

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