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版本 73171b7c0192f4fb891d6e87978211afef3ad766

EricccTaiwan (周呈陽)

簡介

2025 Linux 核心設計 春季班 自我評量

成果發表和貢獻

成果分享

Linux 核心和相關專案貢獻

(僅列出 non-trivial 貢獻)

其他專案貢獻

評分 : \(10\) 分。

整個學期以來，我始終秉持授課教師的叮嚀：「路見不平，拿 patch 來補」。我也始終相信「勿以善小而不為」，無論是修 bug 或補文件，只要發現問題就動手貢獻。截至目前，已有百餘個 PR 已陸續被合併，從 Linux kernel 到 sched_ext，再到各式開源專案都能看到 EricccTaiwan 的名字。能與頂尖開發者協作，讓 PR 被收錄，不但帶來成就感，更證明了我的努力與成長；這些成果，也算是對授課教師投入心力指導我的一份回饋。

這學期的課程只是起點，我會持續參與並貢獻於各個專案，期許有一天能成為 Linux maintainer 。基於已累積的實質貢獻，給予自己 \(10\) 分，作為對當前成果的肯定。

作業/隨堂測驗

評分 : \(6\) 分。

由於將心力投注於期末專題，在與授課教師討論和取得同意後，我選擇專注完成期末專題，未能兼顧課程後半段的作業。我認為專注把一件事做到最好，遠勝於好高騖遠、樣樣都想兼顧卻難以維持品質。

因為 kxo 與 Homework4 未完成，且準時繳交作業是學生的責任，因此給自己 \(6\) 分，作為對整體表現的提醒。

期末專題

  • 探討 sched_ext 及機器學習 : HackMD
  • 期末專題 review: HackMD

評分 : \(9\) 分。

在 4/15 與授課教師進行課後討論，我便正式投入本學期的專題研究。我與柏穎 (@charliechiou) 花費大量時間鑽研此題目：一方面，我們對於 CPU 排程器的認識僅止於恐龍書上的理論，對於 Linux 實際的運作情況完全不認識；另一方面，sched_ext 是 Linux 於 v6.12 才正式收錄的嶄新功能，而如何在 sched_ext 框架下導入 Machine Learning 更是一大考驗。

正因為課題艱鉅，投入才更具價值。透過本學期的專案投入，我不僅為授課教師撰寫的《Demystifying the Linux CPU Scheduler》書籍貢獻 PR，也成為了 sched_ext 活躍的 contributor，也向 Linux upstream 提交程式碼，實現了學期初對自己的起許。

在貢獻 sched_ext 的過程中，我雖多聚焦於 bug fix 與 warning suppress，但真正讓我印象深刻的是，能協助社群解決問題。例如：

這些經驗帶來的成長，是我在學期初難以想像的，也讓我更有信心持續貢獻。

此外，在授課教師的協助下，我獲得了多次對外展示成果的機會（詳見上方「成果分享」）。雖然目前成果與原先目標尚有差距，我與柏穎將持續深耕此專案，期許自己成為 sched_ext 的核心開發者之一（目前只能說是熱心的 contributor ），並最終將我們設計的排程器 upstream！

我透過閱讀與追蹤程式碼，理解 CFS 與 EEVDF 在行為與設計上的差異，也釐清了 sched_ext 出現的目的，以及如何在使用者空間實作客製化排程器。同時，我也在 Office hours 中積極向開發者請教，並成功嘗試將機器學習導入 sched_ext 。因此，給予自己 \(9\) 分作為階段性的肯定，並保留那 \(1\) 分作為對未來深化與完善的期許。

與授課教師的互動

評分 : \(10\) 分。

本學期與授課教師的互動可以分為三個部份: 浮點數運算、中斷處理，以及期末專題討論。

定點數運算

程式碼: fast_tanh/tanh.c

在第五周課程的 quiz5-測驗題 1 中，授課教師測驗我們對定點數實作 tanh 函式的理解。課堂上，授課教師進一步問我三個延伸問題 ( Q1 、 Q2 和 Q3 )。當時雖一時答不上來，卻不以為難；直到回家深入研究程式碼並嘗試解決時 (詳見 fast_tanh 疑問)，真正意識到自己知識上的不足。

經過數次與授課教師的一對一及課堂討論，我逐步釐清了以下重點：

  • Q1: 怎麼解釋 quiz5-測驗題 1 輸出的小數點以下只有三位是精確的？
  • Q2: fix16_tanh() 如何更精確的表示小數點
  • Q3: 為何 typedef int32_t fix16_t 改成 typedef int16_t fix16_t 輸出會錯誤?
  • 不使用浮點數運算的考量
  • 定點數運算的設計
  • Q-notation 的表示 (甚至有 TI 和 ARM 兩種版本)
  • 在可接受誤差範圍內 (\(<0.001\%\)) ，如何用定點數 (e.g., Q16.16) 計算 tanh

上述討論詳見 2025-03-18 問答簡記 ，和程式碼實作 fast_tanh/tanh.c 。

中斷處理

詳見 2025 年系統軟體系列課程討論區、 fb_0413、 2025-04-15 問答簡記。

修課期間，我認識了邱繼寬同學 (@devarajabc)。他在研讀中斷處理時提出許多問題，促成我們一同深入討論。依照授課教師建議，我也在課程討論區向愉快小夥伴們請益，並於課堂中與授課教師討論。

在查閱第一手資料的過程中，發現了微軟文件對於 context switch 的部份敘述有誤，於是提交了修正 PR (MicrosoftDocs/win32 PR#2010)。同時，我和繼寬也修訂了 linux-insides 對 tasklet 的錯誤描述 (PR #861)。

但也被授課教師提醒，「與其在字面意義『推敲』，不如運用 eBPF 分析」，應設計實驗觀察實際行為。許多文件可能已過時 (e.g., 由 Robert Love 撰寫的《Linux Kernel Development》)，或是有錯誤，唯有持續追蹤 Linux upstream 程式碼，才能緊跟演進、避免「舉燭」。同時，也感謝繼寬送我的佳句「長期的投資才能帶來短期的效益」，扎實打好地基，才是累積實力、真正變強的關鍵。

期末專題討論

詳見上方「期末專題」。

本學期共與授課教師進行了 11 次一對一、8 次課堂交流及 1 次餐敘(亦在討論期末專題)，不僅回應問題，也主動提出疑問並追蹤後續議題。更重要的是，我學會了「誠實面對自己」，當不會的時候就坦承不會，沒有必要逞強裝懂。不過，如果同樣的問題出現在面試場合，那就應該能清楚、有條理地回答出來。授課老師每週都能見到，面試機會卻往往只有一次。

學習不只是理論知識的堆疊，更需要實作與反思，真正 “get your hands dirty” ，親自動手寫程式，解決真實世界的問題。因此，給自己 \(10\) 分，作為對本學期投入與學習態度的肯定。

所見所聞所感

評分 : \(9\) 分。

學期初，授課教師便立下規定，「隨堂測驗佔學期總分的 20%…每位學員至少要進行課堂問答二次」，讓我一開始戰戰兢兢。一方面害怕上課時被點名，回答不出來問題；另一方面也不希望自己被當掉，即使這堂課對我來說並不算學分。到了 3 月 18 日，我第一次與授課教師進行課堂問答，也正是從那一刻開始，我學會了「誠實面對自己」。在與授課教師的討論中，我開始計算 tanh 、 exp 等高中基礎數學，逐漸學會重視細節，例如定點數的誤差計算，也開始更加謹慎地使用語言，例如不再說「應該」（是就是，不是就不是）、「理論上」（什麼理論？）、「我覺得」（改用「我認為」）這類模糊且錯誤的詞語。這些看似簡單的能力，其實正是授課教師在前六週課程中不談 Linux 核心的原因。希望我們能先打下穩固的基礎，否則面對龐大的 Linux 原始碼，只會感到更加退縮。「這世界不會等你」，不會就問，不懂就學。

閱讀〈因為自動飲料機而延畢的那一年〉，以及經歷這門課的洗禮後，我反覆接收到一個重要的觀念，「解決真實世界的問題」，這正是文章與課程一再強調的重點。在與授課教師進行第一次專題討論時，便被指派「探討 sched_ext 及機器學習」。sched_ext 並不是一群人自嗨的小團體，而是已經被正式納入 Linux 核心的功能，其主要維護者來自 Meta 、 NVIDIA 等國際知名企業。我和柏穎只是兩位毫無經驗的研究生，整個專題過程充滿挑戰。從表面上看，我在 GitHub 上提交了不少 PR，但多數只是基礎的除錯與清理，尚未帶來實質的新功能。不過，這些改動能夠順利完成，也正是因為有前六週課程打下的基礎，才讓我具備釐清問題和實作修正的能力。光是要將 Machine Learning 引進 sched_ext，我們就花了幾乎整個學期來理解 sched_ext 運作機制、善用工具觀察程式行為 (e.g., Perfetto 、 schbench 、 ftrace) 、學習如何描述問題 (e.g., 詢問授課教師及開發者們)、設計不同的實驗 (e.g., 關閉 E-core 測試、發現 CPU domain 平衡其實是 llc 平衡、用不同 workload 測試)，並在每週的 Office hours 不斷向開發者請教。雖然最終成果仍有落差，但這段經歷讓我真切體會到「解決真實世界的問題」的意義。Meta 願意投入資源開發 sched_ext，並不是為了寫論文，而是為了改善實際運行的工作負載。「你最大的問題在太害怕失敗了」，這句話我始終記在心中。即使貢獻有限，我們仍成功讓開發者記住我們的名字，也願意提供回應與協助，這是我始料未及的收穫。

在碩二下，背負著碩士研究可能延誤的風險，我依舊選擇修習這門課，並審慎依循事前規劃的方向，專注投入於 CPU 排程器 (sched_ext) 與負載平衡（load balance）等主題，因為我期望未來能加入 Meta 或 NVIDIA，且為此在 Linux 核心的基礎上進行突破。回想去年暑假實習結束後沒拿到預聘、面試的多次失敗，以及論文一度卡關的低潮，這些困難我都撐過來了，既然連這些都能撐過去，還有什麼是我無法克服的？修課過程中，授課教師除了嚴格要求與反覆叮囑，也給予我許多鼓勵與實質幫助。他就像一位火車車長，許多小夥伴在學期初上車，期末下車，也有人中途因為拿到 offer 或選擇升學而離開。我對自己的期許，是不要急著抵達終點，而是學會欣賞沿途的風景。正如授課教師一再提醒我：「學習是一輩子的事情」，這句話也成為我持續前行的動力。

“Talk is cheap. Show me the code.” — Linus Torvalds, LKML, August 25, 2000

對於本學期的投入與努力，我給予自己高度肯定，這份過程是真實的、紮實的。不過，我知道自己離「學習是一輩子的事情」這句話的實踐，還有一段路要走。因此，給自己 \(9\) 分，等到有一天我能真正學會放慢腳步、欣賞沿途風景時，再回頭幫自己補上那最後的 \(1\) 分。

自我評量 (1 ~ 10)

  • \(\text{GEOMEAN} = (10 \times 6 \times 9 \times 10 \times 9) ^ {1/5} \approx 8.6\)
  • 方案 A : \(8 + \text{floor}(0.3 \times \text{GEOMEAN}) = 10\)
  • 方案 B : \(1 + \text{floor}(\text{GEOMEAN}) = 9\)