실전! 러스트로 배우는 리눅스 커널 프로그래밍 (ebook)

김백기

작은 중소기업부터 시작하여 대형 포털사, 대기업 등 다양한 회사에서 오랜 기간 개발자로 커리어를 쌓았습니다. 백엔드 시스템, 모바일 앱뿐만 아니라 시스템 프로그래밍, 임베디드 프로그래밍 등을 경험했습니다. 지금은 아키텍트로 대규모 시스템 설계를 주 업무로 하고 있으며 소프트웨어 최적화에 관심이 많습니다.

우충기

대한민국의 주요 전자 기업 중 한 곳에서 근무하는 엔지니어로 카이스트 전산학과 대학원을 졸업하였으며, 지금까지 리눅스 커널 및 시스템 개발 분야에서 20여 년간의 경력을 쌓아왔습니다. 평소 회사 제품 원가 절감이라는 비즈니스 요구사항 달성을 위해 리눅스 커널과 시스템 쪽 성능 개선, 메모리 사용량 최적화에 관심이 많습니다. 회사에서 소프트웨어 아키텍트로도 활동하고 있으며, 소프트웨어 품질 향상을 위해 소프트웨어 아키텍처의 개선 작업에 참여하고 있습니다.

• ▣ 01장: 러스트 소개
• 1.1 왜 러스트를 배워야 하는가?
• ___개요
• ___러스트의 역사
• 1.2 러스트 특징
• ___안전한 메모리 관리
• ___철저한 오류 처리
• ___쉽고 편한 비동기 프로그래밍
• ___편리한 패키지 관리 도구
• 1.3 러스트로 무엇을 할 수 있나?
• ___러스트 포 리눅스 프로젝트
• ___구글의 차세대 운영체제 퓨시아
• ___블록체인
• ___빠르고 안정적인 백엔드 시스템 개발
• ___그 외 다양한 응용 사례
• 1.4 개발 환경 설정하기
• ___리눅스 환경에 러스트 설치
• ___윈도우 환경에 러스트 설치
• ___러스트 플레이그라운드
• 1.5 Hello World
• ___비주얼 스튜디오 코드로 러스트 코드 실행하기
• 1.6 요약
•  
• ▣ 02장: 러스트 기초
• 2.1 자료형
• ___자료형 확인하기
• ___튜플
• ___배열
• ___문자열
• 2.2 불변성과 가변성
• ___섀도잉
• 2.3 제어문
• ___if
• ___match
• 2.4 반복문
• ___loop
• ___for
• ___while
• 2.5 함수
• 2.6 클로저
• 2.7 n번째 수를 출력하는 피보나치 함수 만들기
• 2.8 구조체
• ___구조체 정의
• ___구조체 메서드
• ___연관 함수
• 2.9 열거형
• ___Option 열거형
• 2.10 구조체로 연결 리스트 만들기
• 2.11 요약
•  
• ▣ 03장: 소유권과 메모리 할당
• 3.1 소유권
• ___빌림
• ___데이터 복제
• 3.2 동적 메모리 할당
• ___Box
• ___Rc
• ___RefCell
• ___약한 참조
• ___Box와 Rc
• 3.3 라이프타임 지시자
• ___정적 변수
• 3.4 이중 연결 리스트 만들기
• 3.5 요약
•  
• ▣ 04장: 러스트 심화
• 4.1 프로젝트 구조와 모듈화
• ___모듈화
• ___간단한 모듈 만들어보기
• ___mod로 계층 구성하기
• ___모듈 단위로 파일 분리
• ___use 사용하기
• ___가시성 제어
• 4.2 오류 처리
• ___복구 가능한 오류
• ___복구 불가능한 오류
• ___복구 가능한 오류 vs. 복구 불가능한 오류
• 4.3 컬렉션
• ___Vec
• ___LinkedList
• ___HashMap
• ___해시셋
• ___BinaryHeap
• ___String
• ___컬렉션의 소유권
• 4.4 간단한 파일 기반 데이터베이스 만들기
• 4.5 요약
•  
• ▣ 05장: 동시성, 입출력, 네트워킹, IPC
• 5.1 동시성
• ___std::thread 사용하기
• ___async/await
• ___이벤트 루프
• ___동시성 제어 기법
• ___다중 스레드에서 발생하는 다양한 문제들
• 5.2 입출력
• ___동기식 입출력
• ___비동기식 입출력
• ___데이터 버퍼링
• ___데이터 직렬화
• ___SQLite 사용하기
• 5.3 네트워킹과 IPC
• ___간단한 HTTP 클라이언트 만들기
• ___REST API 사용하기
• ___간단한 웹서버 만들기
• ___TCP 서버와 클라이언트 만들기
• ___기타 다양한 IPC 기법들
• 5.4 채팅 서비스 만들기
• 5.5 요약
•  
• ▣ 06장: 러스트 라이브러리 활용
• 6.1 러스트 표준 라이브러리
• ___러스트 표준 트레잇
• ___AsRef
• ___시스템 콜
• 6.2 파일, 디렉터리 다루기
• ___std::fs
• ___std::path
• ___tree 명령어 만들기
• 6.3 시간 처리
• ___시간 및 날짜 관련 라이브러리
• ___시간 연산
• 6.4 간단한 셸 터미널 만들기
• 6.5 요약
•  
• ▣ 07장: 객체지향과 디자인 패턴
• 7.1 객체지향 러스트
• ___캡슐화
• ___다형성
• ___상속
• 7.2 디자인 패턴
• ___팩토리 메서드 패턴
• ___싱글턴 패턴
• ___빌더 패턴
• ___어댑터 패턴
• ___컴포지트 패턴
• ___데코레이터 패턴
• ___플라이웨이트 패턴
• ___옵저버 패턴
• ___전략 패턴
• ___상태 패턴
• 7.3 요약
•  
• ▣ 08장: 매크로
• 8.1 매크로란?
• ___매크로를 사용하는 목적
• 8.2 print!와 vec!
• ___print! 매크로
• ___vec! 매크로
• 8.3 매크로 문법
• ___macro_rules!
• ___매크로에서 다른 매크로 호출
• 8.4 매크로 디버깅
• 8.5 요약
•  
• ▣ 09장: 리눅스 시스템 프로그래밍
• 9.1 리눅스 시스템 프로그래밍이란
• 9.2 FFI
• ___Bindgen을 사용해 C 코드 호출하기
• ___autocxx를 사용해 C++코드 사용하기
• ___Unsafe
• 9.3 레거시 라이브러리 연동
• ___libc 사용하기
• ___OS 자료형
• ___레거시 코드를 러스트로 마이그레이션하기 위한 단계별 전략
• 9.4 리눅스 시스템 프로그램 만들기
• ___공유 메모리 다루기
• ___mmap으로 프로세스 간 파일 공유
• ___ioctl로 디바이스 제어하기
• ___시그널 핸들러 다루기
• ___DBus 서버/클라이언트 개발
• 9.5 요약
•  
• ▣ 10장: 커널 개발을 위해 알아야 할 것
• 10.1 리눅스 커널의 역사
• ___리눅스 운영체제와 리눅스 커널
• ___리눅스 커널의 역사
• ___리누스 토발즈와 타넨바움 교수의 논쟁
• ___모놀리식 커널과 마이크로 커널
• ___리눅스 커널의 성공 요인
• ___리눅스 커널 관리 및 개발
• ___리눅스 커널 코드 반영 방법
• ___리눅스 운영체제와 유닉스
• 10.2 커널 개발을 위한 환경 설정
• ___러스트 툴체인 다운로드 및 설치 방법
• ___러스트 커널 다운로드
• ___러스트 커널 빌드 방법
• ___QEMU 환경 구축
• 10.3 러스트 커널 모듈 빌드 및 실행
• 10.4 요약
•  
• ▣ 11장: 리눅스 커널 아키텍처
• 11.1 리눅스 커널 아키텍처
• 11.2 프로세스 관리
• ___프로세스의 개념과 특징
• ___스레드
• ___프로세스 상태와 생명주기
• ___프로세스 관리를 위한 자료 구조
• ___프로세스 스케줄링
• ___프로세스 동기화와 통신
• 11.3 메모리 관리
• 11.4 파일 시스템
• 11.5 유저 모드 vs. 커널 모드
• 11.6 요약
•  
• ▣ 12장: C를 사용해 커널 모듈 만들기
• 12.1 빌드 환경 구성
• 12.2 간단한 커널 모듈 만들기
• 12.3 유저 모드 프로그램과 상호작용하기
• 12.4 요약
•  
• ▣ 13장: 러스트 이용한 커널 개발
• 13.1 러스트 포 리눅스
• 13.2 러스트를 이용한 커널 개발
• 13.3 커널 개발을 돕는 다양한 크레이트
• ___커널 크레이트
• ___할당 크레이트
• ___코어 크레이트
• 13.4 러스트를 사용해 간단한 커널 모듈 만들기
• ___간단한 커널 모듈 만들기
• ___리눅스 커널에서 FFI 사용하기
• ___커널 모듈에 파라미터 넘기기
• ___유저 프로그램과 상호작용하기
• ___커널의 동기화 요소 사용하기
• ___유저 모드에서 사용 가능한 커널 세마포어 구현하기
• 13.5 요약
•  
• ▣ 14장: 커널 모듈 개발 심화
• 14.1 커널 핵심 모듈 개발
• ___커널 메모리 할당
• ___커널 스레드 구현
• ___커널 인터럽트 핸들러 구현
• 14.2 DMA와 제로 카피 전략
• ___제로 카피 전략
• ___DMA
• ___mmap과 DMA를 사용한 제로 카피 전략
• 14.3 드라이버 레벨에서 ioctl 구현
• ___ioctl 구현
• 14.4 간단한 문자 드라이버 만들기
• ___문자 드라이버 구현
• 14.5 간단한 블록 디바이스 드라이버 만들기
• ___블록 디바이스 드라이버 구현
• 14.6 요약
•  
• ▣ 15장: 커널 디버깅
• 15.1 성능 프로파일
• ___ftrace
• ___eBPF
• 15.2 로깅
• ___커널 로그 출력 및 확인
• ___러스트로 커널 로그 출력 방법
• 15.3 시스템 프로세스 정보 확인 방법
• 15.4 커널 패닉 분석
• ___kdump 사용법
• 15.5 요약
•  
• ▣ 16장: 종합 예제
• 16.1 LXC를 사용해 나만의 컨테이너 만들기
• 16.2 Fuse를 이용한 유저 영역 파일 드라이버 만들기
• ___파일 드라이버 구조
• ___FUSE
• ___FUSE를 이용한 유저 영역 파일 드라이버 만들기
• 16.3 요약
•  
• ▣ 17장: 마치며
• 17.1 정리하기
• 17.2 러스트의 미래
•  
• ▣ 부록A: 웹 어셈블리
• A.1 웹 어셈블리 소개
• A.2 웹 어셈블리의 작동 과정
• A.3 웹 어셈블리 개발하기
• ___개발 환경 구성
• ___간단한 웹 어셈블리 만들기
• ___wasm을 구동할 웹 서버 설정
• A.4 yew를 사용해 간단한 SPA 구동하기
•  
• ▣ 부록B: 크로스 플랫폼
• B.1 크로스 플랫폼 소개
• ___ARM64용 Hello World 개발하기
• B.2 Android NDK 개발
• ___개발 환경 구성
• B.3 간단한 NDK 샘플 만들기
• ___자바와 러스트의 성능 비교
•  
• ▣ 부록C: GUI 프로그래밍
• C.1 ICED
• C.2 egui
• C.3 gtk-rs

• GitHub 저장소: https://github.com/wikibook/rust-linux-kernel
• ZIP 형식으로 다운로드: https://github.com/wikibook/rust-linux-kernel/archive/refs/heads/main.zip

• 215쪽, 예제 7.4의 캡션

  예제 7.4 부모 클래스

  ==>

  예제 7.4 (1) 부모 클래스

• 215쪽, 예제 7.5의 캡션

  예제 7.5 하위 클래스

  ==>

  예제 7.4 (2) 하위 클래스

• 218쪽, 예제 7.6의 캡션

  예제 7.6 팩토리 메서드로 피자를 생산하는 예제

  ==>

  예제 7.5 팩토리 메서드로 피자를 생산하는 예제

• 220쪽, Cargo.toml 코드 블록 위에 다음 코드 번호를 추가

  예제 7.6 싱글턴 패턴 예제

• 220쪽, Cargo.toml 예제의 1~6번째 줄

  [dependencies]
  lazy_static = "1.4.0"
  그리고 lazy_static! 매크로를 사용해 MySingleton이라는 싱글턴을 추가합니다.
  // `lazy_static` 매크로를 사용하기 위해 외부 crate를 가져옵니다.
  #[macro_use]
  extern crate lazy_static;

  ==>

  [dependencies]
  lazy_static = "1.4.0"

  그리고 lazy_static! 매크로를 사용해 MySingleton이라는 싱글턴을 추가합니다.

  // `lazy_static` 매크로를 사용하기 위해 외부 crate를 가져옵니다.
  #[macro_use]
  extern crate lazy_static;

• 295쪽, 두 번째 코드 블록

  $ rustup override set $(script/min-tool-version.sh rustc)
  $ cargo install –locked –version $(scripts/min-tool-version.sh bindgen) bindgen
  $ rustup component add rust-src

  ==>

  $ rustup override set $(scripts/min-tool-version.sh rustc)
  $ cargo install --locked --version $(scripts/min-tool-version.sh bindgen) bindgen
  $ rustup component add rust-src