# IepIweidieng (葉威呈) # - ~~國立成功大學醫學檢驗生物技術學系 110 級~~ (2017–2018) - 國立成功大學資訊工程學系 110 級 (2018–2025) - GitHub: ## 近期專案 ## - bbslua.lua—在原生 LuaJIT 上執行 BBS-Lua 的平臺 (Lua): - 具有 BBS-Lua 0.201 中的所有函式的完整實作。BBS-Lua 原是在 BBS 站臺 Ptt2 上引入的平臺，可見該站 () 的 BBSLua 板。 - 利用 LuaJIT 的 ffi library 達成對系統的 C library 的呼叫。 - 使用 `select`、`clock_gettime`、`ioctl`、`struct termios` 等系統 API 而不使用外部 library。 - 實作了 keyboard escape code 的 parser，支援 `ctrl`、`shift`、`alt` 與方向鍵、功能鍵等特殊按鍵的組合。 - IID-Heap-Style—在 HackMD 上製作的部落格網頁版面樣式 (CSS3): - 使用原有的書本模式側邊欄，模擬出了網頁標題欄、側邊底欄等元素。 - 使用回應式設計，可隨畫面大小改變網頁排版配置。 ## Linux 核心設計 2020q1 自我評量 ## ### 指派作業 ### - Homework1—lab0: [HackMD](https://hackmd.io/@IID/2020q1-Homework1-lab0) / [GitHub](https://github.com/IepIweidieng/lab0-c) ### 隨堂測驗分析 ### - quiz6: [HackMD](https://hackmd.io/@IID/r1Xfo8wLL) ### 期末專題 ### - Homework8—khttpd: [HackMD](https://hackmd.io/@IID/2020q1-Homework8-khttpd) / [GitHub](https://github.com/IepIweidieng/khttpd) ### 認知回顧 ### - 對 GNU Toolchain 的掌握度: 是否知曉 `gcc` 編譯和連結的流程？ - Preprocessing (`cpp`/`gcc -E`), compilation (`gcc -S`), assembling (`gcc -c`), linking (`ld`/`gcc`). 是否使用過 `gdb` 來追蹤程式？ - 是。 - 使用 `perf` 工具: 是否已透過 `perf` 來分析程式執行時期的行為？ 知曉透過 `perf` 來分析 cache miss 及執行的指令數量？ - 計算機編碼: 為何現代的電腦架構採用 two's complement 呢？ 能否舉出 two's complement 和 bitwise 操作搭配的案例？ Linux 核心原始程式碼中有哪些 bitwise 操作令你印象深刻？ - Linked list: 如何對 singly-linked list 進行排序？ 如何評估 linked list 的 cache locality 呢？ 如何改善 linked list 的 locality 表現？(如 unrolled linked list 及 splist) Linux 核心原始程式碼的 linked list 有何特別之處？ - C 語言: 是否翻閱過 C99/C11 規格書？ - 翻閱過內容相當於正式版的草稿版本。\ 正式版本有版權，要使用貨幣購買。 現實中有不少案例是因開發者對於 C 語言規格的掌握不足，致使資訊安全議題，能否舉例說明？ - 去年初，我遇到了在夢之大地 BBS 閱讀某些看板時會斷線的問題。\ 這是存在已久的問題，久遠得影響到了其它 _MapleBBS 3_ 系列的 BBS 系統。而 2018 年時已有人使用 `gdb` 研究過這個問題：。\ 結論是閱讀紀錄因為不明原因而壞了。 最後我使用 `valgrind` 找到了問題的來源。\ 因為處理閱讀紀錄的程式，對資料中的重疊的記憶體範圍使用了 `memcpy`，造成了 undefined behavior。而 glibc 2.13 (2010 年釋出) 時對 `memcpy` 進行了優化，會導致複製來源與目的重疊時可能出現複製錯誤，所以閱讀紀錄才會壞。\ 在重疊的記憶體範圍間複製資料時，應該使用 `memmove`，不該使用 `memcpy`。\ 當時發現的問題點：\ 而且不只一處：\ 除了閱讀紀錄以外，還發現了另外 5 處相同的問題點： Alignment 對於程式正確性和效率的影響為何？ 在 Linux 核心可見到的 `__attribute__((packed))` 作用為何？ - 各個資料欄位間，無視 alignment 而只依照 size 排列，不留空隙。 bit field 的作用和應用為何？ 指標的指標 (a pointer to a pointer) 的使用場景為何？ - 需要在某函式中修改給定指標的值時。 函式呼叫對應的 ABI (application binary interface) 有何考量？ - 函式庫的不同的次要版本間，應維持參數大小及順序的一致。 能否舉例說明 Linux 核心的原始程式碼裡頭用到遞迴函式呼叫的案例？ 舉例說明 Linux 核心對於 preprocessor 的使用案例？ 能否舉例說明善用 `goto` 達到更簡潔且正確釋放資源的程式案例？ C 語言為何存在 undefined behavior？ - C 語言設計時，電腦硬體差異大，如要求各種操作都要有一致結果，則程式或編譯器無法在某些硬體上有效率地運行。 undefined behavior 的存在對於編譯器最佳化的效益為何？ - 編譯器可以不必理會具有 undefined behavior 的程式的輸出。 C 編譯器和連結器的互動為何？ - 浮點數運算: 能否舉出因為不正確進行浮點數運算，釀造的軟體缺失案例？ Linux 核心內部是否可使用浮點數運算？如果不能，替代方案為何？ - Process: Linux 核心程式碼的 `task_struct` 結構有哪些欄位令你印象深刻？ Linux 核心中 process 和 thread 透過哪些系統呼叫建立？ process 和 thread 對應到 `task_struct` 結構的關聯為何？ `fork` 系統呼叫所建立的 child process，會在什麼時間點進行排程？ - Scheduler: Linux 核心的 $O(1)$ scheduler 是指哪些操作的時間複雜度為 $O(1)$ 呢？ 排程器和 scalability 的關聯為何？ - Throughput 從單核到多核處理器，scheduler 有哪些考慮議題？ - 不同核心的工作分配、race condition…… - Linux Kernel Module (LKM): 能否解釋 `insmod` 的運作流程？ `lsmod` 輸出結果中的 "Used by" 代表什麼意思？ `lsmod` 的 reference count 如何實作？ 你開發過哪些 LKM 呢？請說明令你印象最深刻的 LKM 開發經驗 - Concurrency: Linux: 核心內部有哪些同步機制？ - Spinlock、semaphore、mutex、……。 semaphore 和 mutex 的差異為何？ - 概念上，semaphore 可有多狀態，而 mutex 僅有二狀態。實作上，Semaphore 無主，mutex 屬於 thread，…… RCU 的使用時機為何？ - Readers 多，writers 少，且沒有嚴格要求同時進行的 read 之間的資料一致性。 - Thread: User-level threads 的實作考量有哪些？ Linux 的 NPTL 屬於何種 threading model 呢？ `clone` 系統呼叫能建立 process 和 thread 嗎？若是，兩者有何區隔？ thread 和 SMP 之間有何關聯？ thread 和 process 排程的考量點為何？ - 系統呼叫: 能否解釋 `sendfile`, `splice`, `epoll` 等系統呼叫對於高效率 web 伺服器的作用？ 在 Linux 核心中，"Everything is a file descriptor." 如何解讀？ - 所有東西都有檔案介面，可用類似檔案的形式互動。 `epoll` 的工作原理為何？ - 記憶體管理: Linux 核心中 `kmalloc` 和 `slab` 配置的記憶體有何特性？ 從 `slab` 到 `slub` 有何考量點？ `mmap` 的運作原理為何？ 為何 `packet_mmap` 能達到 zero-copy 呢？ ### 自我評量 (0–10 級分) ### 五級分。 莫名地，這個學期就這麼忽悠地過了，我卻沒能做什麼東西。 不過我仔細閱讀並修正了教材的錯字，也有所收穫。 而最近課程討論區上對於量子電腦的討論，也促使我進行了相關基礎知識的研究，如量子力學的基本概念、量子態的數學表述及其物理意義。累積了一些論述，之後可以寫個相關的共同筆記。