지금까지 읽은 리눅스 디바이스 드라이버 책 중에 가장 광범위하고 완벽하다.
- 알란 콕스 / 리눅스 커널 전문가이자 핵심 커널 개발자
아주 실용적이고 자세하며 리눅스 디바이스 드라이버 유형 대다수를 다룬다.
- 씨어도어 Ts’O /
미국 첫 리눅스 커널 개발자이자 더 리눅스 파운데이션의 수석 플랫폼 전략가
리눅스 디바이스 드라이버 제작 과정에서 가장 실용적인 지침서
오늘날 리눅스는 드라이버 개발을 위해 예외적일 만큼 탄탄한 환경을 제공한다. 요즘 나온 리눅스 커널을 사용하면 과거 수 년이 걸리던 개발 일정을 며칠로 당길 수 있다. 실용적이고 예제 위주인 이 책을 작성하기 위해 전 세계에서 가장 경험이 풍부한 리눅스 개발자 중 한 명이 사실상 거의 모든 디바이스를 대상으로, 안정적인 리눅스 드라이버를 만드는 방법을 체계적으로 설명한다.
이 책은 실전에서 운영체제와 C 지식을 쌓은 개발자에게 적합하다. 물론 전에 드라이버를 한 번도 작성해 본 적이 없더라도 무방하다. 스리크슈난은 아주 특수한 상황에만 적합한 주제는 피하고 핵심에 초점을 맞춰 필요한 모든 개념과 기법을 하나로 엮었다.
스리크슈난은 드라이버 개발자에게 아주 유용한 리눅스 커널 2.6 기능 검토부터 시작하고, 다음으로 간단한 디바이스 클래스를 소개하며, I2C와 SPI 같은 직렬 버스로 넘어간다. 계속해서 PCMCIA, PCI, USB 같은 외부 버스, 비디오, 오디오, 블록, 네트워크, 무선 디바이스 드라이버를 설명한다. 마지막으로 사용자 영역 드라이버와 오늘날 리눅스 개발 분야에서 가장 빨리 성장하고 있는 임베디드 리눅스용 드라이버로 끝을 맺는다. 분야별로 기술을 설명하고 관련 리눅스 원시 코드가 담긴 파일을 면밀하게 살피며, 완전한 예제를 소개한다.
★ 이 책에서 다루는 내용 ★
■ 기존 책에서 다루지 않는 I2C, 비디오, 사운드, PCMCIA, 다양한 플래시 메모리 같은 드라이버
■ 리눅스 커널 스레드와 도우미 인터페이스를 비롯한 핵심 커널 서비스와 기능
■ 폴링, 비동기식 통지, 입출력 제어 설명
■ 임베디드 리눅스 드라이버용 I2C 프로토콜
■ 리눅스 비디오 하위시스템과 리눅스 오디오 프레임워크를 사용한 멀티미디어 디바이스 드라이버
■ 블루투스, 적외선, 와이파이, 셀룰러 네트워크 같은 무선 기술을 지원하기 위한 리눅스 구현 방식
■ 디버깅과 유지 보수 과정 등 전반적인 드라이버 개발 생명주기
■ 부록에서 다루는 리눅스 어셈블리, 바이오스 호출, Seq 파일
★ 이 책의 대상 독자 ★
이 책은 새로운 디바이스를 사용하기 위해 커널을 개조하려는 중급 프로그래머를 위해 집필했다. 이 책을 읽으려면 운영체제 개념에 대한 실질적인 지식이 필요하다. 예를 들어 시스템 호출이 무엇인지, 커널 코드를 작성할 때 동기화 쟁점을 공통으로 고려해야 하는 이유는 무엇인지 알고 있어야 한다. 이 책은 여러분이 최소한 직접 시스템에 리눅스를 내려 받아 커널 원시 코드를 뒤적거리며 일부 관련 문서를 대충 훑어보기라도 했다는 가정하에 설명을 진행한다. 독자 여러분은 C 프로그래밍 언어에 능통해야 한다.
★ 이 책의 구성 ★
첫 4개 장은 이 책을 소화하도록 준비하는 내용이다. 다음 16개 장은 여러 디바이스군에 속한 디바이스를 설명한다. 디바이스 드라이버 디버깅 기법을 설명하는 21장이 그 다음에 이어진다. 끝에서 22장은 유지보수와 배포를 다룬다. 새로운 디바이스를 손에 넣었을 때 리눅스에 붙이는 방법을 요약한 점검 목록을 살펴보며 끝을 맺는다.
1장 소개: 리눅스와 첫 만남을 시작한다. 커널 원시 코드를 내려 받아서 간단한 코드 변경을 가한 다음에 부팅 가능한 커널 이미지를 빌드하는 방법을 빠른 템포로 보여준다.
2장 커널 내부 탐험: 리눅스 커널 내부를 조목조목 살펴보며 반드시 알아야 할 커널 개념 몇 가지를 설명한다. 먼저 시동 과정을 다루며, 특별히 커널 타이머, 동시성 관리, 메모리 할당 같은 드라이버 개발에 밀접한 커널 서비스를 설명한다.
3장 커널 서비스: 드라이버 개발자에게 필요한 도구 상자에 들어있는 유용한 컴포넌트인 여러 커널 서비스를 살펴본다. 3장은 커널 내부에서 배경 작업을 구현하는 커널 스레드부터 시작한다. 그러고 나서 연결 리스트, 작업 큐, 완료 함수, 통지 연쇄 설명으로 이어진다. 이런 도우미 서비스는 코드를 단순하게 만들고, 커널에서 중복되는 부분을 솎아내며, 장기적으로 유지 보수를 편하게 만든다.
4장 기반 다지기: 리눅스 디바이스 드라이버 작성 기술을 습득하기 위한 토대를 쌓는다. 4장은 전형적인 PC 호환 시스템과 내장 디바이스의 아키텍처를 조감하게 디바이스와 드라이버 기초를 설명한다. 그러고 나서 인터럽트 처리에 이어 커널 디바이스 모델과 같은 기초 드라이버 개념을 살펴본다.
5장 문자 드라이버: 문자 디바이스 드라이버 아키텍처를 살펴본다. 5장에서 소개하는 폴링, 비동기 통지, I/O 제어 같은 여러 개념은 이어지는 장에서도 유효하다. 이 책 나머지에서 다루는 여러 디바이스 클래스도 ‘확장’ 문자 디바이스이기 때문이다.
6장 직렬 드라이버: 직렬 디바이스를 다루는 커널 계층을 설명한다.
7장 입력 드라이버: 키보드, 마우스, 터치스크린 컨트롤러 같은 디바이스를 서비스하는 커널 입력 하위시스템을 설명한다.
8장 I2C 프로토콜: 시스템의 I2C 버스나 SMBus에 연결된 EEPROM 같은 디바이스용 드라이버를 분석한다. 8장은 또한 SPI 버스나 1 와이어 버스 같은 다른 직렬 인터페이스도 다룬다.
9장 PCMCIA와 CF: PCMCIA 하위시스템을 파고든다. 9장은 PCMCIA나 CF를 장착한 디바이스용 드라이버 작성법을 알려준다.
10장 PCI: PCI와 PCI 변종을 위한 커널 지원을 살펴본다.
11장 USB: USB 아키텍처를 살펴보고, USB 디바이스용 드라이버 작성을 위한 리눅스 USB 하위시스템 서비스 활용법을 설명한다.
12장 비디오 드라이버: 리눅스 비디오 하위시스템을 살펴본다. 12장에서는 프레임 버퍼 추상화가 제공하는 장점을 살펴보고 프레임 버퍼 드라이버 작성법을 알려준다.
13장 오디오 드라이버: 리눅스 오디오 프레임워크를 설명하고, 오디오 드라이버 구현 방법을 설명한다.
14장 블록 드라이버: 하드 디스크 같은 저장 디바이스용 드라이버에 초점을 맞춘다. 또한 14장에서는 리눅스 블록 하위시스템이 지원하는 다양한 I/O 스케줄러 관련 지식도 익힌다.
15장 네트워크 인터페이스 카드: 네트워크 디바이스 드라이버에 주목한다. 커널 네트워킹 자료 구조와 프로토콜 계층과 네트워크 드라이버를 연결하는 방법을 알려준다.
16장 무선 리눅스: 블루투스, 적외선, 와이파이, 휴대폰 통신 같은 다양한 무선 기술을 소개한다.
17장 MTD: 임베디드 장비에서 플래시 메모리 사용을 가능하게 만드는 기술을 설명한다. 17장은 PC 시스템에 장착된 펌웨어 허브용 드라이버를 살펴보며 끝을 맺는다.
18장 임베디드 리눅스: 임베디드 리눅스 세상으로 들어간다. 18장은 부트로더, 커널, 디바이스 드라이버 같은 임베디드 해법을 구성하는 주요 펌웨어 컴포넌트를 다룬다. 임베디드 분야에서 부는 리눅스 열풍에 편승해 이 책에서 습득한 디바이스 드라이버 기술로 임베디드 시스템을 만들어보자.
19장 사용자 영역 드라이버: 사용자 영역에 있는 다양한 디바이스 유형을 살펴본다. 정책 문제가 걸려 있거나 성능 요구 사항이 낮을 경우 일부 드라이버는 사용자 영역에 머무는 편이 훨씬 더 바람직하다. 또한 19장에서 리눅스 프로세스 스케줄러가 사용자 모드 드라이버 반응 시간에 어떤 영향을 미치는지 설명한다.
20장 기타 디바이스와 드라이버: 지금까지 다루지 못한 드라이버군을 메들리로 엮는다. EDACError Detection And Correction, 파이어와이어, ACPI 등이 여기에 속한다.
21장 디바이스 드라이버 디버깅: 커널 코드를 디버깅하기 위해 사용하는 여러 디버거를 소개한다. 21장에서 또한 추적 도구, 커널 탐침, 충돌 덤프, 프로파일러 사용법도 설명한다. 드라이버를 개발할 때 21장에서 익힌 드라이버 디버깅 기술로 무장해야 한다.
22장 유지 보수와 배포: 소프트웨어 개발 주기를 다룬다.
23장 시스템 종료: 새로운 디바이스를 리눅스에 붙이고 싶을 때 필요한 작업 항목을 점검 목록 형태로 소개한다. 이 책은 ‘이제 뭘 하지?’를 고민하며 끝을 맺는다.
디바이스 드라이버는 종종 코드 일부를 어셈블리로 구현할 필요가 있으므로 부록 A ‘리눅스 어셈블리’에서는 리눅스에서 어셈블리 프로그램을 위한 몇 가지를 살펴본다. x86 기반 시스템에서 일부 디바이스 드라이버는 직간접으로 바이오스에 의존하므로 부록 B ‘리눅스와 바이오스’에서는 리눅스가 바이오스와 상호 작용하는 방법을 설명한다. 부록 C ‘seq 파일’에서는 디바이스 드라이버가 자료 흐름을 감시하고 추적하기 위한 목적으로 커널 2.6에 도입된 커널 도우미 인터페이스인 seq 파일을 설명한다.
이 책은 원래 디바이스와 드라이버 복잡성에 따라 구성했는데, 기술적인 이유로 인해 장과 장 사이에 의존성이 생겼다. 따라서 문자, 직렬, 입력 같은 기본 디바이스 클래스에서 시작한다. 다음으로 I2C, SMBus 같은 단순한 직렬 버스를 살펴본다. PCMCIA, PCI, USB 같은 외부 I/O 버스가 그 뒤를 따른다. 일반적으로 이런 외부 I/O 버스를 거쳐 비디오, 오디오, 블록, 네트워크 디바이스가 프로세서와 통신하므로 외부 I/O 다음에 설명한다. 계속해서 임베디드 리눅스에 집중하며, 다음으로 무선 네트워킹, 플래시 메모리 같은 기술을 다룬다. 사용자 영역 드라이버는 책 말미에서 다룬다.
★ 추천의 글 ★
이 책을 집어 들었다면 다음과 같이 자문할지도 모르겠다. “다른 리눅스 디바이스 드라이버 서적이 굳이 필요한가? 이미 충분하지 않은가?”
답은 이렇다. 이 책은 기존 책과 차원이 다르다.
우선 이 책은 최신 커널 2.6을 다룬다. 더 중요한 특징으로, 이 책은 전체 내용을 조명한다. 대다수 디바이스 드라이버 서적은 단순히 표준 유닉스의 내부를 다루는 서적과 운영체제 서적에 나온 주제를 다룰 뿐이다. 직렬 통신, 디스크 드라이브, 파일 시스템, 운이 좋다면 네트워킹 스택까지를 다룬다.
하지만 이 책은 훨씬 더 멀리 나간다. 현대적인 PC와 임베디드 하드웨어를 다루기 위해 필요한 내용을 빠뜨리지 않았다. PCMCIA, USB, I2C, 비디오, 오디오, 플래시 메모리, 무선 통신 등과 그밖에 리눅스 커널과 통신이 가능한 요소는 무엇이든지 이 책에서도 다룬다.
뒤집어보지 않은 돌멩이가 없고, 구석구석 살피지 않은 곳도 없다.
또한 저자는 이 분야에서 전문가로 오래 전부터 인정받았다. 1990년대 후반에 작성한 손목시계에 리눅스를 올리는 설명을 읽다 보면 손에 땀을 쥐게 된다.
이 책이 프렌티스 홀 오픈소스 소프트웨어 개발 시리즈에 포함되어 무척 기쁘고 흥분된다. 오픈소스 세상에 일어나는 여러 흥미로운 사건 중 단연 돋보이는 예라는 생각이다. 커널로 작업하다 필요한 내용을 이 책에서 찾기 바라며, 여러분도 작업 과정을 즐기기를 기원한다!
아놀드 로빈스
시리즈 편집자
★ 베타리더 한마디 ★
강호관
지금 생각하면 언제였나 싶지만 불과 얼마 전까지만 해도 리눅스는 너무도 유명한 키워드였다. 어쩌면 지금의 아이폰이나 안드로이드보다도 더 많은 사람들의 입과 귀에 익숙한 단어였다. 때문에 서점에서는 리눅스에 대한 책이 있다고 해서 거기가 반드시 컴퓨터 전문 서적 코너라 생각한다면 매우 성급했다. 그렇게 각종 입문서와 심층 분석 서적이 넘쳐났지만 정작 실무에 대한 심도 깊은 이해를 바랄 때 ‘이것이다’라는 느낌을 주는 책은 많지 않았다. 리눅스라는 주제는 책 한 권으로 모두 설명하기가 어렵기 때문이다. 때문에 많은 책이 리눅스와 관련 있는 분야들을 모두 언급하려는 의욕으로 주마간산하듯 깊이 있는 내용을 담지 못했다. 또한 심도 있는 분석을 시도한 책들은 많은 사람이 공통적으로 관심을 가지는 운영체제로서의 커널에 집중했다. 실제 1,000페이지가 넘는 책들을 보면 상당 부분을 개별 매뉴얼의 내용을 설명하고 있거나, 리눅스라는 운영체제를 이용하는 우리 삶의 모습을 설명하는 데 할애한다. 따라서 특정 구현 기술 분야에 대한 바이블을 찾기 힘들었다. 다행스럽게 근래에 들어와 기술 구현에 대한 심도 있는 책들이 나오기 시작했다. 그 중 하나가 바로 이 책이라 생각한다.
이 책은 임베디드 업계에 종사한 사람뿐만 아니라, 새롭게 이 분야에 뛰어든 이에게도 권할 만하다. 이 책의 베타 리딩을 진행하는 동안 실제적인 예제 코드와 설명 덕에 ‘아하, 그렇구나!’하는 깨침이라는 즐거움을 한두 번 느낀 것이 아니기 때문이다. 본인이 베타 리딩하며 느꼈던 이런 즐거움을 많은 이가 함께 느끼기를 바란다.
권우일
현재 회사에서 리눅스와는 멀어진 업무를 맡는 바람에 이전의 디바이스 드라이버 개발 경험들을 잊어버릴 것만 같아 베타리딩을 자청했습니다. 중간에 실수로 제가 리뷰한 수정 내용이 저장되지 않아 몇 개 장을 다시 리뷰하기도 하고, 회사 일을 핑계로 역자 님과 약속한 일정을 대부분 맞추지 못하는 등 고생했지만, 리뷰를 하면서 그동안 접해보지 못했던 다양한 디바이스 드라이버를 간접적으로나마 경험해볼 기회가 되어 개인적으로는 뿌듯하게 생각합니다. 이론보다 실전을 위한 책이기 때문에 현업 디바이스 드라이버 개발자라면 꼭 읽어봐야 한다는 생각입니다.
신재훈
마침내 『Essential Linux Device Drivers』가 번역되어 나왔습니다. 가뜩이나 리눅스 개발 관련 정보가 부족한 우리나라 개발자들에게는 가뭄의 단비와 같은 책이 아닐 수 없습니다. 게다가 리눅스 디바이스 드라이버 개발을 위한 필수 아이템인 『리눅스 디바이스 드라이버 개정3판』 (한빛미디어)을 번역하신 박재호 님이 번역을 맡으셨으니 점입가경漸入佳境이라 하겠습니다. 저는 운이 좋아 두 책 모두 출판하기 전에 미리 읽었습니다. 두 책 모두 리눅스 디바이스 드라이버를 개발할 때 필요한 책이지만, 이 책에서 다루는 내용은 다른 책이나 문서로 쉽게 구하기 어렵습니다. 딱 하나만 예를 들자면 대다수 리눅스 관련 책과 문서들이 커널 모듈을 적재하는 modprobe에 대해 호출할 때 시작하는 함수 init_module()에 대한 설명에 그치지만 이 책 4장의 ‘모듈 자동 적재’ 절에서는 모듈 이미지의 디바이스 테이블에 들어 있는 ID를 해독하는 절차부터 시작해 실제 modprobe의 구체적인 작동 방식을 소개합니다. 물론 고급 내용을 다루는 만큼 일장일단이 있습니다. 그러나 아무것도 없는 상태에서 개발을 시작해야 한다면 두려움과 막막함에서 벗어나 출발점을 제공해주는 이 책에 새삼 고마움을 느낄 것입니다. 이제 ‘의천검’과 ‘청홍검’을 ‘득템’하셨으니 레벨을 올리는 노력은 독자 여러분의 몫이네요. 건투를 빕니다.
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