در پایان این دوره، شما به دانش و مهارت‌های لازم برای کار با تایمرها در هسته لینوکس مجهز خواهید شد. مهمترین آموخته‌های شما شامل موارد زیر است:

• آشنایی کامل با زیرسیستم زمان‌بندی لینوکس: درک عمیق از Jiffies، Tickless Kernel، و نحوه مدیریت زمان در هسته.
• کار با انواع تایمرها: آموزش استفاده از تایمرهای نرم‌افزاری (Soft Timers)، تایمرهای با دقت بالا (High-Resolution Timers – HRTimers) و تایمرهای سخت‌افزاری.
• API تایمرهای لینوکس: تسلط بر توابع و ساختارهای داده اصلی مانند struct timer_list، add_timer()، mod_timer()، و del_timer() برای مدیریت چرخه عمر تایمرها.
• پیاده‌سازی عملی تایمرها در درایورها: یادگیری نحوه ادغام تایمرها در ماژول‌های هسته لینوکس و درایورهای دستگاه برای زمان‌بندی رویدادها، نظارت بر سخت‌افزار، یا پیاده‌سازی مکانیزم‌های بازه زمانی.
• اشکال‌زدایی و عیب‌یابی تایمرها: مهارت در شناسایی و رفع مشکلات مربوط به زمان‌بندی و عملکرد تایمرها با استفاده از ابزارهای هسته.
• بهینه‌سازی عملکرد با تایمرها: درک چگونگی استفاده از تایمرها برای بهبود پاسخگویی سیستم و مدیریت منابع بهینه.
• بررسی موردی و مثال‌های واقعی: تحلیل نمونه‌های کد واقعی و سناریوهای کاربردی برای درک عمیق‌تر مفاهیم.

این دوره نه تنها دانش تئوری شما را افزایش می‌دهد، بلکه مهارت‌های عملی شما را نیز برای کار با هسته لینوکس تقویت می‌کند. مزایای کلیدی این دوره عبارتند از:

• تقویت مهارت‌های توسعه‌دهندگی هسته: با تسلط بر تایمرها، یکی از ابزارهای حیاتی در توسعه هسته لینوکس را در اختیار خواهید داشت که برای پروژه‌های پیچیده سیستم‌عامل ضروری است.
• درک عمیق از مدیریت زمان: دیدگاهی جامع نسبت به نحوه کارکرد زمان‌سنجی در سیستم‌های عامل مدرن و بخصوص هسته لینوکس پیدا خواهید کرد.
• افزایش فرصت‌های شغلی: دانش تخصصی در زمینه برنامه‌نویسی هسته لینوکس و تایمرها، شما را به یک کاندیدای ارزشمند برای موقعیت‌های شغلی در حوزه سیستم‌های امبدد (Embedded Systems)، توسعه درایور، و مهندسی هسته تبدیل می‌کند.
• بهبود عملکرد سیستم‌ها: با استفاده صحیح از تایمرها، می‌توانید کارایی و پاسخگویی سیستم‌هایی که توسعه می‌دهید را به شکل چشمگیری افزایش دهید.
• اعتماد به نفس در اشکال‌زدایی: توانایی تشخیص و رفع مشکلات مربوط به زمان‌بندی، که اغلب از چالش‌برانگیزترین مسائل در توسعه هسته هستند.
• پروژه‌های عملی و تجربه کارگاهی: این دوره با تاکید بر مثال‌های عملی و کدنویسی، به شما کمک می‌کند تا آموخته‌های خود را بلافاصله به کار بگیرید.

برای بهره‌مندی حداکثری از این دوره، داشتن پیش‌نیازهای زیر توصیه می‌شود:

• آشنایی با برنامه‌نویسی C: درک قوی از مفاهیم اصلی زبان C مانند اشاره‌گرها، ساختارها، توابع و مدیریت حافظه ضروری است. (از آنجایی که برنامه‌نویسی هسته لینوکس عمدتاً به زبان C است).
• مفاهیم پایه سیستم‌عامل: آشنایی با مفاهیمی مانند فرآیندها، نخ‌ها (Threads)، مدیریت حافظه، و وقفه (Interrupts) مفید خواهد بود.
• آشنایی با خط فرمان لینوکس: توانایی کار با محیط خط فرمان لینوکس و ابزارهای پایه توسعه (مانند GCC و Make).
• دانش مقدماتی از هسته لینوکس (اختیاری): اگرچه دوره برای مبتدیان در زمینه هسته طراحی شده، اما آشنایی اولیه با ساختار هسته لینوکس و مفاهیم ماژول‌های هسته می‌تواند کمک‌کننده باشد.

این دوره به صورت ساختاریافته طراحی شده تا شما را گام به گام با پیچیدگی‌های تایمرهای لینوکس آشنا کند. سرفصل‌های اصلی دوره عبارتند از:

• مقدمه‌ای بر زمان‌سنجی در لینوکس:
  • اهمیت زمان‌سنجی در هسته سیستم‌عامل.
  • تفاوت بین زمان واقعی (Real Time) و زمان سپری شده (Elapsed Time).
  • بررسی Jiffies و نقش آن در مدیریت زمان.
• تایمرهای نرم‌افزاری (Software Timers):
  • معرفی struct timer_list و نحوه تعریف تایمر.
  • توابع setup_timer() و init_timer().
  • اضافه کردن، تغییر و حذف تایمرها با add_timer()، mod_timer() و del_timer().
  • ملاحظات همزمانی و ایمنی نخ‌ها در توابع برگشت به عقب تایمرها.
• تایمرهای با دقت بالا (High-Resolution Timers – HRTimers):
  • لزوم HRTimers برای کاربردهای دقیق‌تر.
  • مقایسه HRTimers با تایمرهای نرم‌افزاری سنتی.
  • API مربوط به HRTimers و نحوه پیاده‌سازی.
  • مثال‌های کاربردی از HRTimers در درایورها.
• مفاهیم پیشرفته زمان‌بندی:
  • Tickless Kernel: درک فلسفه و مزایای هسته بدون تیک.
  • مدیریت زمان در پردازنده‌های چند هسته‌ای.
  • همگام‌سازی و جلوگیری از شرایط رقابتی (Race Conditions) هنگام استفاده از تایمرها.
• برنامه‌نویسی عملی و اشکال‌زدایی:
  • نوشتن ماژول‌های هسته شامل تایمرها.
  • استفاده از printk و ابزارهای هسته برای اشکال‌زدایی تایمرها.
  • تحلیل خطاها و مشکلات رایج در پیاده‌سازی تایمرها.
• کاربردهای واقعی:
  • پیاده‌سازی تایمرها در درایورهای شبکه.
  • استفاده از تایمرها برای مدیریت پاور (Power Management).
  • نمونه‌های دیگر در سیستم‌های امبدد و کنترل‌کننده‌های صنعتی.

این دوره به شدت بر رویکرد عملی تاکید دارد و مثال‌های کد بسیاری را ارائه می‌دهد تا مفاهیم تئوری را به درک عملی تبدیل کند. برخی از نکات برجسته و مثال‌های عملی که در دوره به آن‌ها پرداخته می‌شود، عبارتند از:

• ساخت یک ماژول هسته ساده: که یک تایمر را تنظیم کرده و پس از یک بازه زمانی مشخص، یک پیام printk را در kernel ring buffer چاپ می‌کند. این مثال پایه و اساس کار با تایمرها را به شما نشان می‌دهد.
• استفاده از mod_timer() برای تغییر زمان: مثال‌هایی که نشان می‌دهد چگونه می‌توان یک تایمر فعال را در حین اجرا دوباره برنامه‌ریزی کرد، مثلاً برای پیاده‌سازی مکانیزم‌های Heartbeat یا Watchdog.
• مقایسه عملکرد jiffies و HRTimers: با مثال‌های عملی، تفاوت دقت و سربار (overhead) هر یک از این مکانیزم‌ها را در سناریوهای مختلف نشان می‌دهد. این بخش برای انتخاب بهترین نوع تایمر برای یک کاربرد خاص بسیار مهم است.
• رسیدگی به شرایط رقابتی: ارائه راهکارهایی برای جلوگیری از مشکلات همزمانی هنگامی که تایمرها به منابع مشترک دسترسی پیدا می‌کنند، با استفاده از spinlocks یا mutexes.
• اشکال‌زدایی گام به گام: راهنمایی در مورد چگونگی استفاده از /proc/timer_list و سایر ابزارهای هسته برای بررسی وضعیت تایمرها و تشخیص مشکلات.
• پیاده‌سازی یک درایور دستگاه با تایمر: به عنوان یک پروژه نهایی، ممکن است یک درایور ساده که از تایمر برای تعامل با سخت‌افزار یا زمان‌بندی عملیات استفاده می‌کند، پیاده‌سازی شود.

این مثال‌ها و پروژه‌های عملی به شما کمک می‌کنند تا نه تنها تایمرها را درک کنید، بلکه بتوانید آن‌ها را به صورت مؤثر در پروژه‌های واقعی هسته لینوکس پیاده‌سازی و اشکال‌زدایی کنید.