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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!