به دنیای شگفت‌انگیز و قدرتمند برنامه‌نویسی در سطح هسته سیستم‌عامل لینوکس خوش آمدید. این دوره جامع، یک سفر عمیق و تخصصی به قلب لینوکس است که به شما امکان می‌دهد تا مهارت‌های خود را از سطح کاربردی به سطح سیستمی ارتقا دهید. با تسلط بر مفاهیم کرنل، شما دیگر تنها یک کاربر یا توسعه‌دهنده نرم‌افزار نخواهید بود، بلکه به معماری تبدیل می‌شوید که می‌تواند پایه‌های سیستم‌عامل را درک کرده و آن را مطابق با نیازهای خود تغییر دهد.

نکته مهم: این مجموعه آموزشی کامل بر روی یک فلش مموری ۳۲ گیگابایتی باکیفیت ارائه می‌شود و به صورت دانلودی نیست. این ویژگی به شما اطمینان می‌دهد که همیشه یک نسخه فیزیکی و دائمی از محتوای دوره را در اختیار دارید و نگران مشکلات مربوط به دانلود یا از دست رفتن فایل‌ها نخواهید بود.

• برنامه‌نویسان زبان C: کسانی که به زبان C تسلط دارند و می‌خواهند مهارت‌های خود را در یک حوزه چالش‌برانگیز و عملی به کار گیرند.
• توسعه‌دهندگان سیستم‌های نهفته (Embedded Systems): مهندسانی که با سخت‌افزار سروکار دارند و نیاز به نوشتن درایورهای سفارشی برای دستگاه‌های خود دارند.
• مهندسان نرم‌افزار: توسعه‌دهندگانی که به دنبال درک عمیق‌تری از نحوه کار سیستم‌عامل و بهینه‌سازی عملکرد برنامه‌های خود هستند.
• متخصصان امنیت سایبری: افرادی که علاقه‌مند به تحلیل بدافزارها در سطح کرنل، توسعه روت‌کیت‌ها (برای اهداف تحقیقاتی) یا ساخت ماژول‌های امنیتی لینوکس (LSM) هستند.
• دانشجویان و پژوهشگران علوم کامپیوتر: کسانی که مفاهیم تئوری سیستم‌عامل را در دانشگاه آموخته‌اند و اکنون می‌خواهند آن‌ها را به صورت عملی پیاده‌سازی کنند.

• تسلط کامل بر زبان برنامه‌نویسی C، به ویژه مفاهیمی مانند اشاره‌گرها، مدیریت حافظه و ساختارها (Structs).
• آشنایی با خط فرمان لینوکس (Command Line) و دستورات اصلی آن.
• درک مفاهیم بنیادی سیستم‌عامل مانند فرآیندها (Processes)، نخ‌ها (Threads)، حافظه مجازی و فایل سیستم.
• تجربه کار با یک ویرایشگر کد مانند VS Code، Vim یا Emacs.
• علاقه و پشتکار برای حل مسائل پیچیده و اشکال‌زدایی در سطح پایین.

• محیط توسعه خود را برای کامپایل کردن کرنل و ماژول‌های آن آماده کنید.
• ماژول‌های کرنل قابل بارگذاری (LKM) را از صفر بنویسید، کامپایل و مدیریت کنید.
• یک درایور کاراکتری (Character Driver) ساده ایجاد کنید که به برنامه‌های فضای کاربری اجازه تعامل با کرنل را می‌دهد.
• با مکانیزم‌های حیاتی همگام‌سازی در کرنل مانند Mutex، Semaphore و Spinlock برای جلوگیری از شرایط رقابتی (Race Conditions) کار کنید.
• نحوه تخصیص و آزادسازی حافظه در فضای کرنل را با استفاده از توابعی مانند kmalloc و vmalloc بیاموزید.
• با سیستم فایل مجازی (VFS) و نحوه تعامل درایورها با آن آشنا شوید.
• از ابزارهای قدرتمند اشکال‌زدایی (Debugging) مانند printk، ftrace و KGDB برای یافتن و رفع خطاها در کد کرنل خود استفاده کنید.
• مفاهیم مربوط به وقفه‌ها (Interrupts) و نحوه مدیریت آن‌ها در درایورهای سخت‌افزاری را درک کنید.
• یک پروژه عملی را برای تثبیت آموخته‌های خود و ساخت یک درایور کاربردی به اتمام برسانید.

بخش ۱: مقدمات و راه‌اندازی محیط

• معرفی معماری کرنل لینوکس (فضای کاربری در مقابل فضای کرنل)
• دریافت سورس کد کرنل و کامپایل کردن آن از ابتدا
• راه‌اندازی ماشین مجازی برای تست و توسعه ایمن

بخش ۲: ماژول‌های کرنل: اولین قدم در برنامه‌نویسی

• ساختار یک ماژول کرنل ساده (Hello World)
• دستورات insmod، rmmod، lsmod و modinfo
• ارسال پارامتر به ماژول‌ها در زمان بارگذاری

بخش ۳: درایورهای کاراکتری و تعامل با فضای کاربری

• ثبت یک دستگاه کاراکتری (major/minor numbers)
• پیاده‌سازی توابع فایل سیستم: open، read، write، release
• استفاده از سیستم فراخوانی ioctl برای کنترل‌های سفارشی

بخش ۴: مدیریت همزمانی و قفل‌گذاری

• آشنایی با اتمیک‌ها (Atomic Operations)
• مقایسه و کاربرد Spinlocks و Mutexes
• حل مشکلات کلاسیک همزمانی در محیط کرنل

بخش ۵: مدیریت حافظه در کرنل

• تفاوت kmalloc و vmalloc و زمان استفاده از هرکدام
• مفهوم صفحات حافظه (Memory Pages) و تخصیص‌دهنده Slab

بخش ۶: زمان‌بندی، وقفه‌ها و Workqueues

• آشنایی با زمان‌بند (Scheduler) لینوکس
• مدیریت وقفه‌های سخت‌افزاری (Interrupt Handlers)
• استفاده از Tasklets و Workqueues برای به تعویق انداختن کارها

بخش ۷: اشکال‌زدایی و تحلیل عملکرد

• تکنیک‌های مؤثر دیباگ با printk
• استفاده از /proc و debugfs برای مشاهده وضعیت داخلی کرنل
• معرفی ابزارهای پیشرفته مانند ftrace و perf

این دوره با یک رویکرد کاملاً عملی، شما را برای ورود به بازار کار تخصصی توسعه سیستم‌عامل و سیستم‌های نهفته آماده می‌سازد. با در اختیار داشتن این مجموعه بر روی یک فلش مموری، شما سرمایه‌گذاری ارزشمندی بر روی آینده حرفه‌ای خود انجام داده‌اید.