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Linux内核模块编译加载与性能分析优化实战

共计 30 章节
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01
课程导学与环境准备
Linux内核模块概念 · 开发环境搭建（虚拟机/云服务器） · 内核源码树下载与配置
课程导学环境准备
02
第一个内核模块
Hello World模块编写 · Makefile编写 · 模块编译与加载（insmod/rmm…
第一个内核模块Hello
03
模块参数与导出符号
module_param宏使用 · 模块参数传递 · EXPORT_SYMBOL导出函数
模块参数导出符号
04
内核模块编程基础
内核空间与用户空间区别 · printk日志级别 · 常用内核API（kmalloc/kf…
内核模块编程基础内核空间
05
字符设备驱动基础
设备号注册与注销（register_… · file_operations结构体 · 实现open/read/write/…
字符设备驱动基础register
06
并发与同步基础
自旋锁（spinlock） · 互斥锁（mutex） · 读写锁（rwlock）
并发同步基础
07
内核定时器与任务队列
timer_list使用 · jiffies时间管理 · 工作队列（workqueue）
内核定时器任务队列
08
procfs与sysfs接口
创建/proc文件 · seq_file接口 · kobject与sysfs属性文件
procfssysfs
09
内核模块调试技术
printk调试 · 动态调试（dynamic_debug… · Oops信息分析
内核模块调试技术printk
10
性能分析工具入门
perf工具安装与基本使用 · ftrace跟踪函数调用 · trace-cmd记录事件
性能分析工具入门perf
11
perf stat与perf record
CPU周期统计 · 缓存命中率分析 · 分支预测错误
perfstat
12
ftrace实战
function tracer跟踪内… · function_graph查看调用… · trace_printk自定义事件
ftracefunction
13
eBPF基础
eBPF程序结构 · bpf系统调用 · 使用bpftrace编写简单探针
eBPF程序结构
14
eBPF性能分析
使用bcc工具集（runqlat/b… · 编写自定义eBPF程序分析模块延迟
eBPF性能分析
15
内存性能分析
slabtop查看内核内存分配 · kmemleak检测内存泄漏 · vmalloc与kmalloc性能对…
内存性能分析slabtop
16
CPU性能分析
top/htop查看内核线程 · mpstat分析CPU利用率 · irqbalance中断分布
CPU性能分析
17
I/O性能分析
iostat分析磁盘I/O · blktrace跟踪块层 · fio测试存储性能
I/O性能分析
18
网络性能分析
netstat/ss查看网络连接 · tcpdump抓包分析 · tc（traffic control…
网络性能分析netstat/ss
19
内核模块性能基准测试
编写基准测试框架 · 使用ktime_get计算函数耗时 · 循环测试与统计
内核模块性能基准…编写基准测试框架
20
锁竞争优化
锁粒度细化 · RCU（Read-Copy-Upda… · 无锁数据结构（kfifo/llist…
锁竞争优化锁粒度细化
21
内存分配优化
slab分配器调优 · 内存池（mempool）使用 · 大页内存（hugepages）映射
内存分配优化slab
22
中断处理优化
中断下半部（tasklet/soft… · 中断合并（interrupt coa… · CPU亲和性绑定
断处理优化tasklet/soft
23
缓存优化
cacheline对齐 · 预取指令（prefetch） · 减少伪共享（false sharin…
缓存优化cacheline
24
系统调用优化
减少系统调用次数 · 使用vDSO加速 · 批量处理（io_uring原理）
系统调用优化减少系统调用次数
25
内核模块热升级
kpatch/kgraft原理 · livepatch使用 · 模块热替换注意事项
内核模块热升级kpatch/kgraf…
26
容器环境下的内核模块
Docker内核共享 · namespace隔离 · cgroup限制对模块的影响
容器环境下的内核…Docker
27
安全与稳定性
模块签名验证 · SELinux/AppArmor策略 · 内核地址空间随机化（KASLR）
安全稳定性
28
实战案例一
网络包处理模块优化——从零编写一个高… · 使用eBPF替代传统钩子
实战案例一网络包处理模块优…
29
实战案例二
存储I/O加速模块——使用blk-m… · 优化IOPS
实战案例二I/O
30
课程总结与进阶方向
性能调优方法论总结 · Linux内核社区贡献指南 · 推荐阅读与学习路径
课程总结进阶方向