簡介

• 國立成功大學 資訊工程學系 116 級
• Github: weiso131
• HackMD: weiso131

2025 Linux 核心設計 春季班 自我評量

成果發表與貢獻

5 分。

• Concurrency Primer
  • 2025/6/11 Note -latomic needed when using -mcx16
  • 2025/6/11 Fix function name in book: thread_pool_destroy
• 對課程使用的專案貢獻
  • ksort
    • 2025/3/23 Fix uninitialized variable in error path
• 課程教材
  • 並行程式設計: Atomics 操作
    • 2025/5/8 arm64 得機器 → arm64 的機器
    • 2025/5/8 進進行 → 進行

作業/隨堂測驗

9 分。 - 2025q1 Homework1 (lab0) - 2025q1 Homework1 (ideas) - 2025q1 Homework2 (quiz1+2) - 2025q1 Homework3 (kxo) - 2025q1 Homework4 (quiz3+4) - 2025q1 Homework5 (assessment)

作業重點回顧: - lab0 - 理解 list_sort 程式實作 - 利用 perf 比較與自身實作的效能差異 - 理解 final_merge 會更快的原因為: 藉由減少節點存取來減少 cache miss - 有趣的收穫 : 在 list_sort.c 發現 likely 可以控制分支預測，在計算機組織學到 control hazard 後理解其意義 - 參考 list_sort 最後再把鍊結串列恢復成雙向的方法，將原本的 q_merge 做改進，使其能夠支援任意長度佇列的合併 - hw2 - 實作自己的 memory allocator - 理解整數開根號的實作原理 - hw3 的 kxo - 實現 ctrl + Q 顯示對亦歷史紀錄 - 利用鍊結串列儲存對亦資料 - 自訂 ioctl ，確保多個 terminal 都能正確的取得對亦紀錄

期末專題

9 分。 Linux 核心專題: 改進 kxo

專題實現項目: - 允許核心模組切換多種演算法，並整合 ttt 的 reinforcement_learning - 利用過去學過的 Q learning 演算法相關知識，更快的理解 TD learning 的實作，並將 reinforcement_learning 整合到此專案 - 縮減使用者和核心空間通訊的成本 - 探討各種可能實作所需傳遞的 bytes 數量大小，並討論壓縮空間所需要的額外維護工作是否值得 - 改進棋盤展現的方式，並修訂核心通訊介面 - 實現 write 支援使用者端棋盤控制 - 實現 get_user_id 這個 ioctl 來在核心模組建立新的使用者並取得它在對應 tid 下的 user_id，此外，可藉由 bit_mask 指定使用的模式，實現使用者端切換 AI 演算法 - 支援多使用者並強化安全機制 - 利用 current 這個 task_struct ，得知正在互動的執行緒的 id ，使其確保不同執行緒不會互相干擾 - 了解 workqueue, kfifo, tasklet, wait_queue 的機制與使用要求，將這些知識應用於多使用者相關資料結構、流程的設計 - 理解何謂 lock-free - 釐清 lock-free 與 lock-less 的差異 - 探討多使用者目前實作是否有可能在調整資料結構的使用後，達到 lock-free - 在不犧牲棋力的前提，降低 CPU 使用率 - 利用對 workqueue 的理解，使用 WQ_CPU_INTENSIVE 這個 flag ，確保 worker_pool 的其他工作不會被阻擋

觀摩其他同學的專題: - Linux 核心專題: 輕量級容器實作和擴充 - Linux 核心專題: 雲端檔案系統設計和實作 - Linux 核心專題: 重作 kxo (執行人: HeLunWu0317) - Linux 核心專題: 重作 kxo (執行人: thwuedwin) - Linux 核心專題: bitops 相關測驗題

與授課教師的互動

9 分。 課堂問答: - 2025-04-29 問答簡記 - 討論 kxo - 課堂中發現 commit message 沒有提及如何重現，事後發現其實有寫在 commit message 中，只是 a keyboard event 似乎沒有 Ctrl + P 來的明確，之後使用 git rebase 修改 commit message - 探討如何讓一般使用者有權限執行 xo-user ，在專題藉由將 devnode 的 mode 設定為 0666 ，並移除對 sysfs 的依賴，實現了全域可讀可寫 - 探討如何支援多使用者，在課堂簡記中提出簡單的想法，最後在專題中實現它 - 2025-06-10/17/24 問答簡記 探討如何利用 CAS 與 futex 機制實現簡單的 mutex_lock ，在課後實現了可行的 mutex_lock

一對一討論: - 5/7 考量我對核心模組的興趣，加上 2025-04-29 問答簡記 對 kxo 支援多使用者的想法，老師將我的專題安排為改進 kxo ，並要求我把可能的改進項目列出來。此外，這次討論

所見所聞所感

閱讀《因為自動飲料機而延畢的那一年》之後，讓我更加慶幸自己當初選擇了資訊工程系。撰寫程式最大的優勢之一，就是可以迅速獲得回饋，立刻發現錯誤並加以修正。相比之下，處理硬體問題往往需要漫長的等待才能看到結果，調整流程也更加費時。 然而，現實世界中的應用往往不僅限於純軟體開發，而是與各種領域密切結合。有些領域本身就具有長回饋週期，這是無法避免的。因此，除了持續鞏固自己的專業能力，更要培養與其他領域專家有效溝通與合作的能力，這對於實際解決跨領域問題至關重要。

關於自身成長與投入 - 身為一個沒有修過作業系統，並且同時修計算機組織的大二學生，在一開始遇到許多問題，諸如:為什麼指令會需要重排、thread 與 process 差在哪，不過，隨著閱讀的教材越來越多，加上計算機組織的學習，我理解了重排可能是為了解決 hazard ，利用 thread 與 process 的知識可以理解為什麼 GIL

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