致力于提升研发企业的持续创新能力

时间长度：3天

形式：讲解 + 真实案例演示

第一部分：LINUX大局观 （1小时）

要点：Linux内核的早期版本，推动Linux发展的两股力量，GPL，Tainted，反面典型Nvidia，发行版，Ubuntu特色，解析内核源代码树，两大空间，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

第二部分：全面认识GDB之用户态调试（1.5小时）

要点：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

第三部分：应用程序崩溃和转储（1小时）

要点：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1：使用GDB调试后台服务因段错误崩溃 （90分钟）

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

第四部分：全面认识GDB之内核态调试（1.5小时）

要点：Linus对内核调试的态度，艰难推进，KDB与KGDB，核心引擎，代码分析，KDB实际演练，KDB的重要命令，准备KGDB调试环境（内核调试环境建立和实际演示），调试符号，使用Ubuntu的符号包，初始断点，kgdbwait，KGDB中调用KDB命令，触发break-in的多种方法，/proc/kcore

第五部分：文件系统（1.5小时）

要点：“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2：使用LINUX双机内核调试探究句柄混论之谜

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

第六部分：进程管理 (1.5小时)

要点：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strace做简单调优

第七部分：内存管理（上）（1.5小时）

要点：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

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

第八部分：内存管理（下）（1.5小时）

要点：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

堆很脆弱，经不起的考验有很多：溢出、多次释放、野指针……，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

第九部分：内核模块和系统Panic（1.5小时）

要点：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），OOPS和Panic，详细解读Oops信息

实战5：分析系统Panic的原因

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

第十部分：日志和消息输出（1小时）

要点：系统日志架构，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

第十一部分：事件追踪(ftrace和perf)（1.5小时）

要点：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，选择CPU的计数器，perf使用示例（统计pagefault来源）

第十二部分：使用vTune调优（1.5小时）

要点：VTune概要，VTune 2019，创建本地项目和远程项目，选择分析类型，采样，配置符号路径和重新分析，热点分析（用户空间采样和基于硬件事件的采样），微架构分析（内存带宽分析，内存访问分析），并行分析，VTune的常用分析视图，定制VTune的分析视图，定制VTune的分析方案，在VTune中观察线程的Preempt事件，CNN推理案例解析

实战6：使用vTune分析AI应用的执行热点

通过vTune的监视工具采集矩阵乘法程序的运行数据，然后使用vTune图形分析工具进行分析，学习不同分析视图的用法，理解vTune中的关键性能指标，通过多种优化方法（改进内存访问、使用SIMD指令，优化选项）不断提高程序的性能