실전 러스트로 배우는 리눅스 커널 프로그래밍

★ 이 책에서 다루는 내용 ★

◎ 러스트 기초 문법을 배웁니다.

◎ 러스트로 대규모 시스템을 개발하고 통합하는 노하우를 익힙니다

◎ 러스트로 리눅스 시스템 프로그래밍 방법을 습득합니다

◎ 리눅스 커널 시스템을 배우고 커널 모듈을 개발해 봅니다.

김백기

작은 중소기업부터 시작하여 대형 포털사, 대기업 등 다양한 회사에서 오랜 기간 개발자로 커리어를 쌓았습니다. 백엔드 시스템, 모바일 앱뿐만 아니라 시스템 프로그래밍, 임베디드 프로그래밍 등을 경험했습니다. 지금은 아키텍트로 대규모 시스템 설계를 주 업무로 하고 있으며 소프트웨어 최적화에 관심이 많습니다.

우충기 

대한민국의 주요 전자 기업 중 한 곳에서 근무하는 엔지니어로 카이스트 전산학과 대학원을 졸업하였으며, 지금까지 리눅스 커널 및 시스템 개발 분야에서 20여 년간의 경력을 쌓아왔습니다. 평소 회사 제품 원가 절감이라는 비즈니스 요구사항 달성을 위해 리눅스 커널과 시스템 쪽 성능 개선, 메모리 사용량 최적화에 관심이 많습니다. 회사에서 소프트웨어 아키텍트로도 활동하고 있으며, 소프트웨어 품질 향상을 위해 소프트웨어 아키텍처의 개선 작업에 참여하고 있습니다.

▣ 01장: 러스트 소개

1.1 왜 러스트를 배워야 하는가?

___개요

___러스트의 역사

1.2 러스트 특징

___안전한 메모리 관리

___철저한 오류 처리

___쉽고 편한 비동기 프로그래밍

___편리한 패키지 관리 도구

1.3 러스트로 무엇을 할 수 있나?

___러스트 포 리눅스 프로젝트

___구글의 차세대 운영체제 퓨시아

___블록체인

___빠르고 안정적인 백엔드 시스템 개발

___그 외 다양한 응용 사례

1.4 개발 환경 설정하기

___리눅스 환경에 러스트 설치

___윈도우 환경에 러스트 설치

___러스트 플레이그라운드

1.5 Hello World

___비주얼 스튜디오 코드로 러스트 코드 실행하기

1.6 요약

▣ 02장: 러스트 기초

2.1 자료형

___자료형 확인하기

___튜플

___배열

___문자열

2.2 불변성과 가변성

___섀도잉

2.3 제어문

___if

___match

2.4 반복문

___loop

___for

___while

2.5 함수

2.6 클로저

2.7 n번째 수를 출력하는 피보나치 함수 만들기

2.8 구조체

___구조체 정의

___구조체 메서드

___연관 함수

2.9 열거형

___Option 열거형

2.10 구조체로 연결 리스트 만들기

2.11 요약

▣ 03장: 소유권과 메모리 할당

3.1 소유권

___빌림

___데이터 복제

3.2 동적 메모리 할당

___Box

___Rc

___RefCell

___약한 참조

___Box와 Rc

3.3 라이프타임 지시자

___정적 변수

3.4 이중 연결 리스트 만들기

3.5 요약

▣ 04장: 러스트 심화

4.1 프로젝트 구조와 모듈화

___모듈화

___간단한 모듈 만들어보기

___mod로 계층 구성하기

___모듈 단위로 파일 분리

___use 사용하기

___가시성 제어

4.2 오류 처리

___복구 가능한 오류

___복구 불가능한 오류

___복구 가능한 오류 vs. 복구 불가능한 오류

4.3 컬렉션

___Vec

___LinkedList

___HashMap

___해시셋

___BinaryHeap

___String

___컬렉션의 소유권

4.4 간단한 파일 기반 데이터베이스 만들기

4.5 요약

▣ 05장: 동시성, 입출력, 네트워킹, IPC

5.1 동시성

___std::thread 사용하기

___async/await

___이벤트 루프

___동시성 제어 기법

___다중 스레드에서 발생하는 다양한 문제들

5.2 입출력

___동기식 입출력

___비동기식 입출력

___데이터 버퍼링

___데이터 직렬화

___SQLite 사용하기

5.3 네트워킹과 IPC

___간단한 HTTP 클라이언트 만들기

___REST API 사용하기

___간단한 웹서버 만들기

___TCP 서버와 클라이언트 만들기

___기타 다양한 IPC 기법들

5.4 채팅 서비스 만들기

5.5 요약

▣ 06장: 러스트 라이브러리 활용

6.1 러스트 표준 라이브러리

___러스트 표준 트레잇

___AsRef

___시스템 콜

6.2 파일, 디렉터리 다루기

___std::fs

___std::path

___tree 명령어 만들기

6.3 시간 처리

___시간 및 날짜 관련 라이브러리

___시간 연산

6.4 간단한 셸 터미널 만들기

6.5 요약

▣ 07장: 객체지향과 디자인 패턴

7.1 객체지향 러스트

___캡슐화

___다형성

___상속

7.2 디자인 패턴

___팩토리 메서드 패턴

___싱글턴 패턴

___빌더 패턴

___어댑터 패턴

___컴포지트 패턴

___데코레이터 패턴

___플라이웨이트 패턴

___옵저버 패턴

___전략 패턴

___상태 패턴

7.3 요약

▣ 08장: 매크로

8.1 매크로란?

___매크로를 사용하는 목적

8.2 print!와 vec!

___print! 매크로

___vec! 매크로

8.3 매크로 문법

___macro_rules!

___매크로에서 다른 매크로 호출

8.4 매크로 디버깅

8.5 요약

▣ 09장: 리눅스 시스템 프로그래밍

9.1 리눅스 시스템 프로그래밍이란

9.2 FFI

___Bindgen을 사용해 C 코드 호출하기

___autocxx를 사용해 C++코드 사용하기

___Unsafe

9.3 레거시 라이브러리 연동

___libc 사용하기

___OS 자료형

___레거시 코드를 러스트로 마이그레이션하기 위한 단계별 전략

9.4 리눅스 시스템 프로그램 만들기

___공유 메모리 다루기

___mmap으로 프로세스 간 파일 공유

___ioctl로 디바이스 제어하기

___시그널 핸들러 다루기

___DBus 서버/클라이언트 개발

9.5 요약

▣ 10장: 커널 개발을 위해 알아야 할 것

10.1 리눅스 커널의 역사

___리눅스 운영체제와 리눅스 커널

___리눅스 커널의 역사

___리누스 토발즈와 타넨바움 교수의 논쟁

___모놀리식 커널과 마이크로 커널

___리눅스 커널의 성공 요인

___리눅스 커널 관리 및 개발

___리눅스 커널 코드 반영 방법

___리눅스 운영체제와 유닉스

10.2 커널 개발을 위한 환경 설정

___러스트 툴체인 다운로드 및 설치 방법

___러스트 커널 다운로드

___러스트 커널 빌드 방법

___QEMU 환경 구축

10.3 러스트 커널 모듈 빌드 및 실행

10.4 요약

▣ 11장: 리눅스 커널 아키텍처

11.1 리눅스 커널 아키텍처

11.2 프로세스 관리

___프로세스의 개념과 특징

___스레드

___프로세스 상태와 생명주기

___프로세스 관리를 위한 자료 구조

___프로세스 스케줄링

___프로세스 동기화와 통신

11.3 메모리 관리

11.4 파일 시스템

11.5 유저 모드 vs. 커널 모드

11.6 요약

▣ 12장: C를 사용해 커널 모듈 만들기

12.1 빌드 환경 구성

12.2 간단한 커널 모듈 만들기

12.3 유저 모드 프로그램과 상호작용하기

12.4 요약

▣ 13장: 러스트 이용한 커널 개발

13.1 러스트 포 리눅스

13.2 러스트를 이용한 커널 개발

13.3 커널 개발을 돕는 다양한 크레이트

___커널 크레이트

___할당 크레이트

___코어 크레이트

13.4 러스트를 사용해 간단한 커널 모듈 만들기

___간단한 커널 모듈 만들기

___리눅스 커널에서 FFI 사용하기

___커널 모듈에 파라미터 넘기기

___유저 프로그램과 상호작용하기

___커널의 동기화 요소 사용하기

___유저 모드에서 사용 가능한 커널 세마포어 구현하기

13.5 요약

▣ 14장: 커널 모듈 개발 심화

14.1 커널 핵심 모듈 개발

___커널 메모리 할당

___커널 스레드 구현

___커널 인터럽트 핸들러 구현

14.2 DMA와 제로 카피 전략

___제로 카피 전략

___DMA

___mmap과 DMA를 사용한 제로 카피 전략

14.3 드라이버 레벨에서 ioctl 구현

___ioctl 구현

14.4 간단한 문자 드라이버 만들기

___문자 드라이버 구현

14.5 간단한 블록 디바이스 드라이버 만들기

___블록 디바이스 드라이버 구현

14.6 요약

▣ 15장: 커널 디버깅

15.1 성능 프로파일

___ftrace

___eBPF

15.2 로깅

___커널 로그 출력 및 확인

___러스트로 커널 로그 출력 방법

15.3 시스템 프로세스 정보 확인 방법

15.4 커널 패닉 분석

___kdump 사용법

15.5 요약

▣ 16장: 종합 예제

16.1 LXC를 사용해 나만의 컨테이너 만들기

16.2 Fuse를 이용한 유저 영역 파일 드라이버 만들기

___파일 드라이버 구조

___FUSE

___FUSE를 이용한 유저 영역 파일 드라이버 만들기

16.3 요약

▣ 17장: 마치며

17.1 정리하기

17.2 러스트의 미래

▣ 부록A: 웹 어셈블리

A.1 웹 어셈블리 소개

A.2 웹 어셈블리의 작동 과정

A.3 웹 어셈블리 개발하기

___개발 환경 구성

___간단한 웹 어셈블리 만들기

___wasm을 구동할 웹 서버 설정

A.4 yew를 사용해 간단한 SPA 구동하기

▣ 부록B: 크로스 플랫폼

B.1 크로스 플랫폼 소개

___ARM64용 Hello World 개발하기

B.2 Android NDK 개발

___개발 환경 구성

B.3 간단한 NDK 샘플 만들기

___자바와 러스트의 성능 비교

▣ 부록C: GUI 프로그래밍

C.1 ICED

C.2 egui

C.3 gtk-rs