Linux. Уровень 2. Программирование в Linux на C

О курсе

Язык C служит основой для разработки программного обеспечения и архитектуры системных служб операционной системы Linux. Занятия охватывают низкоуровневые механизмы системы, принципы компиляции и управление системными ресурсами, а также включают работу с процессами, потоками и файловыми подсистемами.

Программа разработана в соответствии с требованиями профессионального стандарта «Программист». Материал курса позволяет сформировать системное понимание архитектуры Linux, которое можно применять при создании серверного и системного софта для корпоративного сектора, суперкомпьютеров и серверных платформ.

Чему вы научитесь

Слушатели курса изучают широкий спектр задач системного программирования. В ходе обучения осваиваются следующие практические навыки:

• понимание процесса сборки программного обеспечения и специфики компилятора C из состава GCC;
• создание статических и разделяемых библиотек, автоматизация сборки с помощью утилиты make;
• низкоуровневый файловый ввод-вывод, работа с файловыми дескрипторами и специальными файловыми системами;
• реализация параллельных вычислений и понимание ключевых различий между процессами и потоками execution;
• настройка многопоточности и применение примитивов синхронизации данных;
• использование механизмов, обеспечивающих межпроцессное взаимодействие в Linux;
• сетевое и локальное взаимодействие программ через файловые и сетевые сокеты;
• перехват и корректная обработка сигналов операционной системы;
• проектирование и запуск фоновых системных служб — демонов;
• управление терминалом, консольный ввод-вывод и сокрытие ввода паролей;
• работа с виртуальной памятью и отображаемые в память файлы через системный вызов mmap.

Что внутри

Теоретический и практический материал курса разбит на тематические блоки, охватывающие ключевые подсистемы ОС. Изучение начинается с базовых инструментов сборки, работы с переменными окружения и текстовыми редакторами. Далее подробно рассматриваются системные вызовы для работы с файлами, правами доступа и блокировками.

Значительная часть курса отведена параллельному программированию и коммуникации. Рассматриваются механизмы IPC: неименованные и именованные каналы, очереди сообщений, разделяемая память и семафоры. Слушатели разбирают жизненный цикл процессов, включая системные вызовы fork и exec, устранение зомби-процессов, а также управление атрибутами потоков и завершением их работы.

Отдельные модули посвящены созданию демонов, сетевому взаимодействию и дополнительным технологиям: разработке 64-битных приложений, созданию псевдографики с библиотекой ncurses и графического интерфейса с GTK+.

Окружение и применимость знаний

Практическая часть курса демонстрируется на дистрибутиве Linux Mint 22.3 «Zena» (ядро версии 2024 года). При этом изучаемые системные вызовы, интерфейсы POSIX и стандарты компиляции универсальны. Полученные знания позволяют разрабатывать программные решения под любые современные дистрибутивы Linux, включая Debian 12, Red Hat 9, Alt Linux 10.3, OpenSUSE 15 и другие.