اپلیکیشن اندرویدی فلش‌کارت آموزشی تسریع عملیات ورودی/خروجی با استفاده از io_uring و BPF

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره تسریع عملیات ورودی/خروجی با استفاده از io_uring و BPF

موضوع کلی: مهندسی نرم‌افزار و سیستم‌های عامل

موضوع میانی: بهینه‌سازی ورودی/خروجی در سیستم‌های عامل

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مبانی سیستم‌های عامل و مفاهیم ورودی/خروجی
• 2. معماری سنتی ورودی/خروجی در سیستم‌های عامل
• 3. مشکلات و چالش‌های ورودی/خروجی سنتی
• 4. آشنایی با مفاهیم AIO و مزایای آن
• 5. معرفی io_uring و اهداف طراحی آن
• 6. ساختار اصلی io_uring: صف‌های ورودی و خروجی
• 7. عملیات پایه‌ای io_uring: خواندن و نوشتن فایل
• 8. مدیریت دیسکریپتورها در io_uring
• 9. ارسال درخواست‌های ورودی/خروجی به هسته
• 10. دریافت تکمیل عملیات در io_uring
• 11. استفاده از رویدادها و نشانگرها در io_uring
• 12. مفاهیم تکمیل‌کننده‌ها (Completion Rings)
• 13. مفاهیم ارسال‌کننده‌ها (Submission Rings)
• 14. عملیات غیرهمزمان در io_uring
• 15. مدیریت حافظه اشتراکی در io_uring
• 16. انواع مختلف عملیات پشتیبانی شده در io_uring
• 17. عملیات پایه‌ای دیسک: خواندن و نوشتن بلوک
• 18. عملیات شبکه: ارسال و دریافت بسته‌ها
• 19. استفاده از سوکت‌ها با io_uring
• 20. مدیریت اتصالات شبکه در io_uring
• 21. عملیات پایه‌ای فایل سیستم: ایجاد، حذف، تغییر نام
• 22. عملیات پیشرفته فایل سیستم
• 23. مدیریت پویایی حافظه در io_uring
• 24. زمان‌بندی و اولویت‌بندی عملیات
• 25. بهینه‌سازی استفاده از CPU در io_uring
• 26. کاهش سربار (Overhead) در عملیات ورودی/خروجی
• 27. مقایسه io_uring با AIO سنتی
• 28. مقایسه io_uring با کتابخانه‌های I/O سطح بالا
• 29. مزایای io_uring در برنامه‌های پرسرعت
• 30. کاربرد io_uring در پایگاه‌های داده
• 31. کاربرد io_uring در سرورهای وب
• 32. کاربرد io_uring در سیستم‌های ذخیره‌سازی
• 33. کاربرد io_uring در بازی‌ها
• 34. کاربرد io_uring در پردازش داده‌های بزرگ
• 35. مقدمه‌ای بر eBPF و نقش آن در سیستم‌های عامل
• 36. مفاهیم اصلی eBPF: هوک‌ها، نقشه‌ها، برنامه‌ها
• 37. فیلتر کردن بسته‌های شبکه با eBPF
• 38. مانیتورینگ سیستم با eBPF
• 39. جمع‌آوری آمارهای دقیق با eBPF
• 40. توسعه برنامه‌های eBPF
• 41. زبان‌های برنامه‌نویسی برای eBPF
• 42. ابزارهای توسعه eBPF
• 43. ارتباط eBPF با io_uring
• 44. کنترل عملیات ورودی/خروجی با eBPF
• 45. بهینه‌سازی پویا در زمان اجرا با eBPF و io_uring
• 46. فیلتر کردن درخواست‌های ورودی/خروجی با eBPF
• 47. تغییر پارامترهای عملیات ورودی/خروجی با eBPF
• 48. نوشتن منطق سفارشی برای مدیریت ورودی/خروجی
• 49. ایجاد سیاست‌های دسترسی سفارشی با eBPF
• 50. مانیتورینگ و اشکال‌زدایی عملیات ورودی/خروجی با eBPF
• 51. بهینه‌سازی مصرف منابع با eBPF و io_uring
• 52. مدیریت بار (Load Balancing) با eBPF و io_uring
• 53. پیاده‌سازی مکانیزم‌های قفل‌گذاری پیشرفته
• 54. بهینه‌سازی انتقال داده بین فضای کاربر و هسته
• 55. استفاده از صف‌های ورودی/خروجی متعدد
• 56. مدیریت صف‌های تکمیل‌کننده
• 57. استراتژی‌های صف‌بندی سفارشی
• 58. بهینه‌سازی زمان‌بندی تکمیل عملیات
• 59. استفاده از صف‌های حلقه (Ring Buffers)
• 60. مدیریت حافظه با استفاده از Ring Buffers
• 61. بهینه‌سازی دسترسی به حافظه اشتراکی
• 62. مفاهیم پیشرفته صف‌های ورودی/خروجی
• 63. طراحی سیستم‌های I/O با کارایی بالا
• 64. معماری‌های سیستم‌های توزیع شده و I/O
• 65. نقش I/O در معماری میکروسرویس‌ها
• 66. امنیت عملیات ورودی/خروجی
• 67. مدیریت دسترسی در سطح هسته
• 68. استفاده از CAP_SYS_RAWIO و CAP_NET_RAW
• 69. ملاحظات امنیتی در eBPF
• 70. برنامه‌نویسی امن eBPF
• 71. جلوگیری از حملات انکار سرویس (DoS)
• 72. بهینه‌سازی عملکرد در محیط‌های مجازی
• 73. کاربرد io_uring و eBPF در کانتینرها
• 74. مدیریت I/O در Kubernetes
• 75. بهینه‌سازی I/O برای پایگاه‌های داده NoSQL
• 76. بهینه‌سازی I/O برای سیستم‌های فایل توزیع شده
• 77. مقدمه‌ای بر معماری سیستم‌های I/O مدرن
• 78. روندهای آینده در بهینه‌سازی I/O
• 79. مفاهیم پیشرفته در سیستم‌های عامل
• 80. برنامه‌نویسی سطح پایین برای سیستم‌های عامل
• 81. اصول طراحی سیستم‌های عامل کارآمد
• 82. آشنایی با ساختارهای داده در سیستم‌های عامل
• 83. الگوهای طراحی در سیستم‌های عامل
• 84. مفاهیم همروندی و همزمانی
• 85. مدیریت پردازش‌ها و نخ‌ها
• 86. زمان‌بندی پردازش‌ها
• 87. مدیریت حافظه در سیستم‌های عامل
• 88. صفحه‌بندی و بخش‌بندی
• 89. سیستم‌های فایل و مدیریت دیسک
• 90. مقدمه‌ای بر شبکه‌های کامپیوتری
• 91. پروتکل‌های ارتباطی در سیستم‌های عامل
• 92. ارتباط بین پردازشی (IPC)
• 93. امنیت در سیستم‌های عامل
• 94. مدیریت خطا و بازیابی در سیستم‌های عامل
• 95. آزمایش و ارزیابی عملکرد سیستم‌های عامل
• 96. مفاهیم پیشرفته در بهینه‌سازی سیستم
• 97. تحلیل عملکرد سیستم با ابزارهای تخصصی
• 98. روش‌های افزایش سرعت در عملیات سیستم
• 99. مبانی بهینه‌سازی کد در سطح پایین
• 100. اصول طراحی نرم‌افزار با کارایی بالا