2024

LINUX

北京站

软件调试高级研习班 2024 北京站

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 2024 北京站》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，采用封闭训练方式打造独有的沉浸式学习体验；使用调试之剑披荆斩棘，带你畅游纷繁复杂的 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：

• 深入理解 LINUX 操作系统的基础设施和核心机制；
• 学习开发 LINUX 程序（内核模块和应用程序）的工具和方法；
• 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》的作者张银奎主讲。

THIS IS| LINUX平台高级调试和优化

TIME 时间

线下2天：10/26 - 10/27

线上10小时：11/9

ADDRESS 地点

Beijing 北京

课程形式

• 讲解
• 真实案例演示
• 动手实验

培训对象

在 Linux 平台上从事开发或测试的软件工程师和技术带头人

主办单位

• 格蠹信息科技（上海）有限公司
• 高端调试网站

日程梗概

DAY 0

线上直播（晚上2小时）

• 开场
• GDB上手与进阶

DAY 1

线下面对面

（10月26日周六全天）

• LINUX系统大局观
• 内核调试
• 信号、异常和应用程序崩溃
• 内存转储和分析

DAY 2

线下面对面

（10月27日周日全天）

• 内存管理（内核部分）
• 栈
• 堆和内存错误、valgrind、ASAN
• 进程管理和任务调度

DAY 3

线上直播

（11月9日周六全天）

• 内核模块和驱动开发
• 文件系统
• 内核消息、Oops和Panic
• 性能监视和调优、ftrace和perf等

课程大纲

01 LINUX 大局观 （1 小时）

课程要点 / KEY POINTS

GNU、发行版、三位一体、推动 Linux 发展的两股力量、内核源代码树、两大空间的关键部件、系统调用、strace、vdso、GNU、glibc、内核参数、观察当前内核使用的编译选项、内核文档。

02 （1.5 小时）

使用挥码枪和 NanoCode 调试 LINUX 内核

课程要点 / KEY POINTS

内核调试的挑战、CoreSight 技术基础、挥码枪的基本用法、加载符号、观察内核模块、设置断点、调用栈、观察进程和线程、常用的内核调试命令。

实战 1 使用硬件调试器

驾驭 LINUX 内核

课程要点 / KEY POINTS

使用挥码枪硬件调试器调试 GDK8 系统、将狂野的 LINUX 内核中断下来、仔细把玩。

03 GDB 精要 （1 小时）

课程要点 / KEY POINTS

为自由而生、Richard Stallman 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。

04 应用程序崩溃和转储 （1 小时）

课程要点 / KEY POINTS

信号概要、信号屏蔽、设置信号处理器、理解古老的异常处理方式、setjmp、longjmp、段错误、段错误实例介绍、core 文件、ulimit、core_pattern、ubuntu 的错误收集机制、aport、分析 core 文件、本地分析、跨机器分析、分析 core 文件的最佳实践。

实战 2 使用 GDB 调试

后台服务因段错误崩溃

课程要点 / KEY POINTS

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。

05 内存管理（上）

（1.5 小时）

课程要点 / KEY POINTS

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、交换分区、匿名交换和非匿名交换、进程的地址空间、vma、maps、vmstat、活跃内存和非活跃内存、内核池、从 /proc/meminfo 观察内存使用情况、meminfo 信息深入分析。

实战 3 与内存管理器对话

课程要点 / KEY POINTS

编写和修改内核驱动（LKM）、加载驱动、使用多种方式分配内存、并通过不同方式观察内存开销变化、理解内存分配的原理、关键术语、学习各种观察工具的用法。

06 内存管理（下）

（1.5 小时）

课程要点 / KEY POINTS

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、Address Sanitizer（ASan）、ASan 的工作原理、影子记录、检查过程、额外开销。

实战 4 使用 valgrind

调试典型的堆错误

课程要点 / KEY POINTS

堆很脆弱、经不起的考验有很多（溢出、多次释放、野指针等）、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。

07 文件系统 （1.5 小时）

课程要点 / KEY POINTS

“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 5 使用 LINUX 双机内核

调试探究句柄混论之谜

课程要点 / KEY POINTS

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。

08 任务管理 （1.5 小时）

课程要点 / KEY POINTS

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、内核态栈溢出、调度队列、观察队列长度、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 kernelshark 观察线程调度过程。

09 内核模块和驱动开发

（1.5 小时）

课程要点 / KEY POINTS

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）。

10 内核消息

（1 小时）

课程要点 / KEY POINTS

内核调试设施、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。

11 系统崩溃 （1 小时）

课程要点 / KEY POINTS

OOPS 和 Panic、Panic 的信息格式、Die、ARCH 下的实现代码、最常见的 Panic、详细解读 Oops 信息。

实战 6 分析系统 Panic 的原因

课程要点 / KEY POINTS

通过 LKM 触发内核 Oops 和 Panic（内核态栈溢出、段错误和 NMI watch dog 超时）、理解 Oops 输出、分析内核 Panic 工程、解析其来龙去脉。

12 （1.5 小时）调优和事件追踪

（ftrace 和 perf）

课程要点 / KEY POINTS

测试性能的两种基本方法、Sampling、Instrumentation、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、观察线程被抢时间片、观察中断处理过程、perf、perf 的典型用法、选择 CPU 的计数器、perf 使用示例（统计 page fault 来源）。

讲师介绍

张银奎

Raymond Zhang

格蠹科技创始人，微软全球最有价值技术专家（MVP），同济大学电子与信息工程学院特邀讲师，前英特尔亚太研发有限公司软件架构师。《软件调试》、《格蠹汇编》的作者，新版《十万个为什么》电子分册撰稿人之一，《程序员》杂志调试之剑栏目作者 。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 年，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》（CSDN 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。

附录 1 往届研习班部分照片

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附录 2 报名或垂询

标准收费

标准收费：5200 元 / 每人

包括：

• 基于 ARM CoreSight 技术的挥码枪硬件调试器一套

挥码枪官网：

https://www.nanocode.cn/#/ntp/

• 包含 ARMv8 SoC 和 Ubuntu 系统的 GDK8 开发套件一套

• 纸质版讲义
• 研习班期间的午餐和茶点

课程顾问

Lisa

邮箱：lisa.long@nanocode.cn

Gary

邮箱：jiali.liu@nanocode.cn

公司付款信息

账户名称：格蠹信息科技（上海）有限公司

开户行：招商银行股份有限公司上海浦江镇支行

账号：1219 3085 8010 501