Systemprogrammering i Linux med C++

Hur omvandlar man en signal till en exception? Hur skapar man en process och fyller den med ny programkod. Vilka olika sätt att kommunicera mellan processer finns det? Hur fixar man memory-mapped I/O? Dessa och en lång rad andra frågeställningar besvarar vi i denna mycket uppskattade kurs.

Systemprogrammering i Linux med C++
3 dagar
Advanced
Rutinerade C++ programmerare
Kunna programmera i C++
  • GNU C++ Compiler, version 9 or later
  • Jetbrains CLion
  • Ubuntu Linux
Här ser du vilka kursdatum som är tillgängliga. Klicka på en av datumknapparna för att anmäla dig till ett kurstillfälle. På kursen pratar läraren svenska, medan vårt kursmaterial alltid är författat på engelska.

Du sitter bekvämt framför datorn och deltar i kursen via internet. Vi använder programvaran Zoom för alla våra fjärrkurser.

I priset ingår kursmaterial som PDF.

Pris: 15 000 kr + MOMS/VAT (25%)

Du sitter bekvämt i ett av våra klassrum, vilka finns centralt placerade i Stockholms innerstad (Östermalmstorg).

I priset ingår tryckt kursmaterial (och som PDF), samt kaffe/te med smörgås på förmiddagen och kaffe/te med bulle på eftermiddagen.

Pris: 20 000 kr + MOMS/VAT (25%)

Om ni är tre eller fler personer från samma företags, kan ni beställa en företagsanpassad kurs. Då håller vi kursen på ett datum som passar er. Antingen på plats i era lokaler eller som en fjärrkurs. Vi kan även mixa fjärr- och klassrumskurs, om några av er önskar delta på distans medan resten föredrar att ses på plats.

Företagsanpassad Kurs

Här är ett sammandrag av vad du får lära dig på kursen.

  • How the address space for a process is organized and why this is interesting
  • How function calls are made and how you can use that insight
  • How to track library calls and system calls, respectively
  • The special file system `/ proc`
  • Asynchronous I / O and memory mapped I / O
  • Signal handling
  • Process management with fork (), exec () and wait ()
  • Communication with pipe & fifo
  • POSIX message queues
  • POSIX shared memory segments
  • POSIX semaphores
  • TCP stream sockets

SECTION: Application

Understanding the concept of a Linux application

The Process Concept

  • What is a process and how it differs from a thread
  • Process meta-data

Virtual Address Space Organization

  • Virtual memory pages
  • Address translation
  • What happens during a page fault
  • Memory areas and their functions

Compilation and Linking

  • Overview of the various compilation steps
  • Understanding the magic number
  • Creating statically linked libraries
  • Creating dynamically linked libraries
  • Using programs to inspect compiled files such as string, nm, objdump, ldd

Understanding Function Calls

  • The call stack
  • The content of stack frames
  • The details of a single function call
  • Implementing variable number of function arguments
  • Using setjmp() & longjmp()
  • Understanding how longjmp is used when C++ throws an exception

Library and System Calls

  • What is call to a library
  • What is a system call
  • How is the kernel code invoked during a system call
  • Tracing library and system calls

Memory Management

  • What is dynamic memory anyway
  • The C APIs for using the heap
  • Brief about how to implement heap management
  • Estimating the current heap size
  • Implementing a C++ allocator for use with containers
  • Allocating memory blocks on the call stack
  • Tracking memory leaks with valgrind
  • The C++ APIs for using the heap

Creating Processes

  • Copying a process with fork
  • Special process IDs
  • Terminating a process
  • What are zombies and daemons
  • Loading a new executable with exec
  • Implementing class Process

SECTION: Input / Output

Different forms of performing I/O

File Systems

  • What is a file system
  • FS types
  • File types
  • Basic operations on files, from the kernel’s perspective
  • I-nodes
  • Directory files
  • File descriptors
  • Devices
  • Mounting devices

The /proc file system

  • What is the /proc FS
  • Top-level info files
  • Process-specific info files
  • Reading /proc info files using C++

Regular I/O

  • How to use the system API of open() & close()
  • Opening modes
  • Setting file permissions
  • How to use the kernel API of read/write
  • Changing the file read/write position
  • Manipulating files in the file system
  • Using C++ fstream for binary record-oriented files

Advanced I/O

  • Manipulation of file descriptors
  • Using memory mapped I/O
  • Using non-blocking I/O
  • Using non-deterministic I/O
  • Implementing class MemoryMappedFile

SECTION: Inter-process Communication (IPC)

Different forms of interchanging data between processes.

Signals

  • What are signals
  • Sending signals from the shell and from program code
  • Implementing signal handlers
  • Registering signals and signal masks
  • Implementing timeouts
  • Creating interval timers
  • Invoking longjmp() from a signal handler
  • Implementing class GlobalSignalHandler
  • How to translate a signal, such as SEGV (segmentation fault) into a C++ exception

Channels

  • What is a channel
  • Pipes
  • Fifos
  • Implementing class Fifo

Message Queues

  • What is a message queue and how do it differ from a channel
  • Overview of the API
  • Usages
  • Implementing class MessageQueue

Shared Memory

  • What is shared memory
  • Overview of the API
  • Usages
  • Implementing class SharedMemory and use it as a C++ allocator

Semaphores

  • What is a semaphore
  • Memory vs file-system based semaphores
  • Overview of the API
  • Usages
  • Implementing class Semaphore
  • Implementing class FileSystemSemaphore
  • Implementing a message queue with semaphores for use in shared memory

TCP Sockets

  • What is a TCP socket
  • API overview
  • Network byte order (NBO)
  • Creating client sockets
  • Creating server-side sockets
  • Implementing class Socket
  • Implementing class ServerSocket
  • Implementing a iostreams compatible socket type