Kernel Development

Guía de introducción al desarrollo sobre el kernel de Linux

Este proyecto tiene como objetivo ser una guía introductoria para aprender y explorar el desarrollo sobre el kernel de Linux. A continuación, se presenta el índice de los temas que se abordarán:

Índice

1. Fundamentos esenciales

   • ¿Qué es el kernel de Linux y cómo se estructura?
   • Monolítico vs microkernel
   • Kernel space vs user space
   • Arquitectura básica del kernel:
     • Planificación de procesos
     • Gestión de memoria
     • Sistemas de archivos
     • Controladores de dispositivos (drivers)
   • Ejercicios prácticos:
     • Ver la versión del kernel con uname -r y /proc/version
     • Usar strace para analizar llamadas al sistema

2. Entorno de desarrollo

   • Preparar un entorno seguro (máquina virtual o Raspberry Pi)
   • Descargar y compilar el kernel desde el repositorio oficial
   • Configurar el kernel con menuconfig
   • Compilar y bootear con tu kernel usando QEMU
   • Crear un sistema de archivos raíz inicial (initramfs) con BusyBox
   • Ejercicios prácticos:
     • Configurar y compilar BusyBox como binario estático
     • Crear un archivo init para el initramfs
     • Ejecutar el kernel con el initramfs en QEMU

3. Módulos del kernel

   • Crear un módulo básico (hello.c)
   • Crear un Makefile para compilar el módulo
   • Recompilar el kernel con soporte para módulos
   • Compilar el módulo y generar el archivo .ko
   • Instalar el módulo en el initramfs
   • Cargar y descargar el módulo en QEMU
   • Ejercicios prácticos:
     • Usar insmod, rmmod, lsmod y modinfo para gestionar módulos
     • Verificar mensajes del módulo con dmesg

4. Desarrollo de módulos

   • Hooks y puntos de extensión del kernel
   • Acceso a memoria y estructuras del kernel
   • Controladores de dispositivos (drivers):
     • Character device drivers
     • Bloque vs carácter
     • Ejemplo: leer/escribir desde user space a un driver

5. Depuración y testing

   • Uso de printk, dmesg, gdb, ftrace, perf
   • Verificación de errores (checkpatch.pl, sparse, smatch)
   • Pruebas en qemu o máquinas virtuales
   • Uso de kprobes, eBPF y tracing

6. Internals y subsistemas del kernel

   • El scheduler (kernel/sched/)
   • Gestión de memoria (mm/)
   • System calls (arch/, kernel/sys.c)
   • Sysfs y Procfs
   • Locks, semáforos, y concurrencia
   • Interrupts y manejo de hardware

7. Contribuir al kernel (nivel avanzado)

   • Estilo de código del kernel (Documentation/process)
   • Uso de git para parches (git format-patch, git send-email)
   • Herramientas para contribuir (scripts/checkpatch.pl)
   • Suscribirte a listas de correo
   • Enviar tu primer parche

8. Casos de estudio y proyectos

   • Crear tu propio sistema de archivos
   • Hacer un scheduler básico
   • Implementar una syscall propia (en laboratorio)
   • Portar el kernel a una arquitectura pequeña (ej: ARM, Raspberry)

¡Bienvenido al mundo del desarrollo del kernel de Linux!