LFD401: Developing Applications for Linux

Einführung und Arbeitsweise in Linux-Umgebungen

• Ziele, Aufbau und Arbeitsweise der LFD401 Schulung
• Linux-Distributionen, Plattformen und vorbereitete Lab-Umgebung
• Standards, Linux Standard Base und Besonderheiten von Open-Source-Projekten
• Contribution-Prozesse, DCO, CLA, Maintainer-Workflows und Arbeiten nahe am Mainline-Code

Compiler, Bibliotheken und Build-Prozesse

• GCC, weitere Compiler und wichtige Compiler-Optionen
• Preprocessor, Entwicklungsumgebungen und typische Toolchains
• Statische Bibliotheken, Shared Libraries und Linken gegen Bibliotheken
• Dynamisches Linking und Dynamic Linking Loader
• make, Makefiles, Regeln für größere Projekte und Built-in Rules

Versionskontrolle und Quellcode-Verwaltung

• Grundlagen von Source Control
• RCS, CVS, Subversion und git
• Praktische Arbeitsabläufe für Versionskontrolle in Linux-Projekten

Debugging, Core Dumps und Performance-Analyse

• Debugging mit gdb
• Erzeugen und Analysieren von Core-Dump-Dateien
• Zeitmessung, Profiling und Performance-Untersuchung
• Fehleranalyse mit valgrind
• Address Sanitizer für Speicherfehler und Laufzeitprüfungen

System Calls und Speicherverwaltung

• Unterschiede zwischen System Calls und Bibliotheksfunktionen
• Aufrufmechanismen, Rückgabewerte und Fehlernummern
• Dynamische Speicherverwaltung und Allocation-Strategien
• Tuning von malloc()
• Sperren von Speicherseiten und relevante Grenzen der Speicherverwaltung

Dateien, Dateisysteme und Datei-I/O

• Dateien, Verzeichnisse, Geräte und Virtual File System
• ext2, ext3, ext4 und Journaling-Dateisysteme
• UNIX File I/O mit open(), close(), read(), write() und seek
• Positional I/O, Vector I/O und Standard-I/O-Bibliothek
• Large File Support
• stat-Funktionen, Directory-Funktionen und temporäre Dateien
• inotify, Memory Mapping, flock() und fcntl()

Prozesse, Pipes und Signale

• Prozessmodell, Prozessgrenzen, Prozessgruppen und proc-Dateisystem
• Erzeugen von Prozessen mit system(), fork(), exec() und clone()
• Exit-Verhalten, Konstruktoren, Destruktoren, wait und Daemon-Prozesse
• Pipes, FIFOs, popen(), pclose(), pipe(), splice(), vmsplice() und tee()
• Signals, Signal-Handler, Signal Sets, sigaction(), Alarme, Pausen und Schlafzustände
• Reentrancy, Non-Local Returns, siginfo, sigqueue() und Real-Time Signals

Asynchronous I/O und POSIX Threads

• Grundlagen von Asynchronous I/O
• POSIX Asynchronous I/O API und Linux-Implementierung
• Multithreading unter Linux und grundlegende Thread-Strukturen
• Erzeugen und Beenden von Threads
• Signals und Threads sowie Forking versus Threading
• Deadlocks, Race Conditions, Mutex-Operationen, Semaphoren, Futexes und Condition Variables

Networking und Sockets

• Netzwerkschichten und Socket-Grundlagen
• Stream Sockets, Datagram Sockets, Raw Sockets und Byte Ordering
• Socket-Adressstrukturen, IP-Konvertierung und Host-Informationen
• Ports, Services und Protokollinformationen
• Client-Sequenzen mit socket(), connect(), close() und shutdown()
• Server-Sequenzen mit bind(), listen() und accept()
• UNIX- und Internet-Clients sowie UNIX- und Internet-Server
• Socket-I/O mit read(), write(), send(), recv(), sendto(), recvfrom(), sendmsg(), recvmsg(), sendfile() und socketpair()
• Socket-Optionen mit fcntl(), ioctl(), getsockopt() und setsockopt()
• Netlink Sockets und Netlink Messages
• Multiplexing und Concurrent Servers mit select(), poll(), pselect(), ppoll() und epoll

Inter-Prozess-Kommunikation

• Methoden der Inter-Prozess-Kommunikation
• POSIX IPC und System V IPC
• Shared Memory mit POSIX und System V
• Semaphoren mit POSIX und System V
• Message Queues mit POSIX und System V

• Sichere Kenntnisse in der C-Programmierung
• Vertrautheit mit grundlegenden Linux-Dienstprogrammen und Texteditoren
• Grundverständnis für Shell-Nutzung, Dateisysteme und Prozesse unter Linux
• Empfohlen bei fehlender Shell-Routine: Linux / UNIX Shellprogrammierung Grundkurs

• Erfahrene Softwareentwicklerinnen und Softwareentwickler mit C-Kenntnissen, die Anwendungen für Linux-Umgebungen entwickeln
• Systemnahe Entwicklerinnen und Entwickler, die Linux-APIs, System Calls, IPC, Threads und Sockets gezielt einsetzen
• DevOps- und Plattform-Engineering-Teams, die eigene Linux-Tools, Services oder Integrationen warten
• Technische Projektteams, die Fehleranalyse, Performance-Untersuchung und robuste Laufzeitumgebungen für Linux-Anwendungen benötigen