kkkkk1109 (高紹捷)
簡介
2024 Linux 核心實作 春季班 自我評量
成果發表與貢獻
尚無，給自己 5 分
作業/隨堂測驗
對於作業，我選擇給自己 7 分。
在作業一中，重新複習了資料結構中的內容，如各種排序法和佇列的操作。其中對於 Doubly linked list的操作，是第一次碰到使用快慢指標來找佇列中央的節點，也發現我自己想的由頭尾找中點方法和同學一樣，並藉由Linux 提供的 list.h API 來思考如何有效率和安全的進行節點操作，也用在實驗室的計畫當中。除此之外，也學習到了各種工具的使用方法:如使用 Valgrind 檢查記憶體釋放和 Linux 、 Github 的基本操作。除此之外，我也學到了 C 語言的基本使用方法，像是我原先完全不知道 #define 要如何使用，或是 static 宣告是靜態函數等基本使用方式。
在作業二中，要對第一週和第二週的測驗題進行解釋和分析。第一週測驗著重在各種排序法，以前修資料結構時，只有在考試前背各種排序法的時間複雜度和大致的排序方法，考完就忘了。而一般的的 quick sort 都是使用遞迴的方式來進行，測驗一則思考了使用非遞迴的方式，而我也發現可以減少變數的使用而完成程式。也在第二週學習到了以前沒有聽過的 Timsort，並理解了其運行原理，而最有收穫的應該是指標的指標的使用方法，在標篇中說明了指標的指標的使用，但是道理都懂，實際上做出來又是另一回事，後來嘗試在 leetcode 中使用指標的指標實作，才感覺真的懂了。
在作業三中，我將作業一尚未完成的部分補上，並閱讀了 Linux 核心中的 list sort，發現了他和 Timsort 中合併的程式碼非常類似，都是使用指針的指針來進行合併。另外，也學到了排序法 stable 不會改變相同鍵值的排序，in-place sort 的概念是不額外使用記憶體進行排序。除此之外，我也使用了 git-rebase 去修改第一週所提交的 commit ，並理解正確的 git 操作，不過還沒有學習到如何切換分支等等。
作業四中，學習到了許多 bitwise 的操作。第一次接觸到 bitwise 是在上學期的計算機結構中，第一次了解到電腦的運作方式，也學習到 IEEE754 規格的浮點數，和如何使用位元運算。作業四中學到了如何使用位元運算快速取對數，和使用 popcount 來計算 hamming distance 和求得餘數，閱讀測驗題目並自己也推導 popcount 的計算方式。
作業五中，記錄了閱讀 因為自動飲料機而延畢的那一年，了解到了理論上和工程上的不同，並被老師所說的話 “我相信這個問題絕對不會沒有人碰過，一定有人解決過，所以你不該卡在這裡，因為這件事卡在這裡是相當不值得的。” 打動，並記錄了在閱讀並行程式設計中的問題。
作業六閱讀了 《The Linux Kernel Module Programming Guide》 ，紀錄和學習 kernal module 的使用和範例，沒有完成後續作業。
期末專題
我選擇給自己 9 分。
在和老師 05/10 的討論後，就開始閱讀並行程式設計，並於上方的閱讀筆記中紀錄了閱讀並行程式的紀錄。先前沒有修過作業系統，對於許多概念都不懂，閱讀 課堂指定教材時，完全不懂 fork 在幹嘛，有看沒有懂。而撰寫 第十週測驗題 的詳解後，便看到了實際 fork 使用的方法，再回頭看指定教材，才知道使用 fork 出子行程並並行運行。並且為了保護 critical section ，使用不同同步的方式。並照著教材練習實作，才知道 mutex 是持有鎖的人解鎖，使用 condition variables 增加使用鎖的靈活性。而在 第十二週測驗題中，使用 ThreadSanitizer 來解決 data race 讓我學到最多。在完成第二題的空缺程式碼後，使用 ThreadSanitizer 去編譯，編譯時卻只有說明在哪兩個函式和記憶體位置發生data race ，我又使用了 valgrind 的 Helgrind 來幫助 debug ，好不容易找到競爭的變數，並嘗試在各種地方加鎖都失敗，試了一個禮拜才找出原因。雖然花了很久，覺得我不可能找到，但最後也是成功的找出錯誤，讓我感到這些時間非常值得。
與授課教師的互動
我選擇給自己 8 分。
在 03/21 上課時，被老師問到論文〈Dude, is my code constant time?〉中為何要使用 t-test 方法。在閱讀時完全沒有想過為何要使用這個方法，才去閱讀檢定方法的區別，理解 Z-test 和 T-test 中的差異為母數的標準差是否已知，再去進行不同的檢定方法。
於 2024/05/10 下午 1 點和老師預約一對一討論期末專題和學習狀況。老師詢問我看了什麼，並且問我 false sharing 是什麼，我當時回答的卻是 atomic 操作中的 CAS。老師便指派我閱讀並行程式設計和解釋測驗題當作我的期末專題。閱讀 並行程式設計: Atomics 操作 後才真正了解 false sharing 的原因，是為了避免在同個 cacheline 中的變數，因為其他的變數的 cache miss 而導致整個 cacheline 都要更新。若沒有這個一對一討論，我也不會發現自己的問題所在，而自以為是的讀懂。
所見所聞所感
我給自己 8 分
由於實驗室工作繁忙，因此我時間排序為，白天完成實驗室研究和計畫任務，晚上學習課堂內容和完成作業。雖然在剛開學時，對每個教材都是看過卻無法理解，但藉著一次次的作業和測驗題後，也能夠自己理解其中概念。而不論是實體還是線上課程，都可以從同學們的發問中感受到自身的差距，不過老師常說誠實面對自己，不懂就不懂。經過這學期，我可以很誠實地說，我理解並行程式和平行程式的差別，一個是可以透過單一處理器完成，另一個得在多核處理器完成，lock-free 中可以使用到鎖和 lock-less 不使用鎖便完成設計、避免 false sharing 的方法、 使用工具來檢查 data race，運用 POSIX API 完成多執行緒程式。這堂課不僅讓我知道自己的不足，也讓我知道自己掌握了那些技巧，並繼續學習，成為有用的人。
每月發給實驗室指導教授的學習回顧
我選擇給自己 6 分
我於 4/3 和 6/30 寄出學習回顧，即便沒有和指導教授討論過此課程內容，仍然將課堂所學應用到實驗室中。在計畫中，我使用了 lab0 中所學之 linked list 資料結構來實現排序，並考量到了節點記憶體配置失敗等措施，除此之外就沒有了。
評分
採用方案 B ，1+floor(GeoMean) =1+ (5 \(\times\) 7 \(\times\) 9 \(\times\) 8 \(\times\) 8 \(\times\) 6)\(^{1/6}\) = 1 + floor(7.03) = 1+7 = 8
