2025q1 Homework1 (ideas)

contributed by < BennyWang1007 >

作業書寫規範:

• 無論標題和內文中，中文和英文字元之間要有空白字元 (對排版和文字搜尋有利)
• 文字訊息 (尤其是程式執行結果) 請避免用圖片來表示，否則不好搜尋和分類
• 共筆書寫請考慮到日後協作，避免過多的個人色彩，用詞儘量中性
• 不要在筆記內加入 [TOC] : 筆記左上方已有 Table of Contents (TOC) 功能，不需要畫蛇添足
• 不要變更預設的 CSS 也不要加入任何佈景主題: 這是「開發紀錄」，用於評分和接受同儕的檢閱
• 當在筆記中貼入程式碼時，避免非必要的行號，也就是該手動將 c= 或 cpp= 變更為 c 或 cpp。行號只在後續討論明確需要行號時，才要出現，否則維持精簡的展現。可留意「你所不知道的 C 語言: linked list 和非連續記憶體」裡頭程式碼展現的方式
• HackMD 不是讓你張貼完整程式碼的地方，GitHub 才是！因此你在開發紀錄只該列出關鍵程式碼 (善用 diff 標示)，可附上對應 GitHub commit 的超連結，列出程式碼是為了「檢討」和「便於他人參與討論」
• 留意科技詞彙的使用，請參見「資訊科技詞彙翻譯」及「詞彙對照表」
• 不要濫用 :::info, :::success, :::warning 等標示，儘量用清晰的文字書寫。:::danger 則僅限授課教師作為批注使用
• 避免過多的中英文混用，已有明確翻譯詞彙者，例如「鏈結串列」(linked list) 和「佇列」(queue)，就使用該中文詞彙，英文則留給變數名稱、人名，或者缺乏通用翻譯詞彙的場景
• 在中文敘述中，使用全形標點符號，例如該用「，」，而非 ","。注意書名號的使用，即 〈 和 〉，非「小於」和「大於」符號
• 避免使用不必要的 emoji 字元

ideas

還政於民的 sched_ext 及機器學習如何幫助 CPU 排程: vax-r

HackMD: 開發紀錄
YouTube: Video

1. sched-ext 有類似 VFS 的界面，可自定義擴展 BPF 排程器
2. 要素：
   • 客製化不同的排程，像是影片所述能將特定工作（如原神）的優先級提高。
   • 提昇排程策略的速度
   • 排程效率：可以快訴修改部署，錯誤則會roll-back回去。
3. 實做使用編譯kernel(CPU-bound) + fio disk I/O tasks（I/O-bound）

問題：

1. 大量的 CPU-bound + I/O-bound tasks 是否能真正的模擬現實情境，如 machine learning tasks 會先有大量的I/O-bound tasks 才接著 CPU-bound tasks。有測試全都 CPU/IO-bound的情景嗎？
2. 我不懂最後學長提問的：I/O-bound 會影響 CPU-bound 的問題，在現實環境下 I/O-bound 本來就會佔用一些 CPU 資源，想請此問題對實驗有造成什麼影響？
3. synchronous I/O 和 async I/O 在此實驗有可能有什麼影響？ Tasks的權重不好預估？

EEVDF 相較於 CFS 的量化比較 : ShawnXuanc

HackMD: 開發紀錄
YouTube: Video

1. CFS 能"公平的"（藉由權重）分配不同 process 的 CPU 時間
2. Virtual runtime
3. EEVDF 能藉由 Eligible time 以及 deadline 來進行排程，選擇執行的程序。
4. 結果表明，EEVDF 在較高的負載下，其 wake-up latency 顯著的比 CFS 低，最大延遲 EEVDF 也明顯的比 CFS 還要短。

問題：

1. 請問為什麼影片中大量提及的 schedgraph 會發音成 [sync-graph]? 是特殊套件的專屬念法嗎？
2. 比較結果可發現 EEVDF 在 context switch 上更頻繁？能造成 wake-up latency 顯著提升，但未必都是好事，或許能讓排程器動態的決定排程頻率？

開發具體而微的 Linux 檔案系統 : HotMercury, jason50123

HackMD: 開發紀錄
YouTube: Video

1. 此專題將 simplefs 移植到 v6.8 版 kernel
2. 含 journel 功能

因為在大三上的作業系統課程中，我們也有嘗試寫過簡單的檔案系統，有以下問題想問：

1. 我認為執行 dd if=/dev/zero... 命令時發生的問題有些怪異，在 alloc raw block 的時候理應會順帶將指標存入 extend block，這之中一定有嚴重的實現(implementation)錯誤。
2. 中間提到的 remove file 的操作，為什麼原本的實作會需要將所有檔案向前移？像常見的檔案系統一樣，使用 bitmap 有什麼阻礙嗎？
3. 關於 journel 防止 crash 的機制，是否能考慮將每一步操作都寫入一個日誌檔案，等日誌檔案完成寫入後才開始寫入資料、移動指標等，並在每次fs啟動時先檢查日誌的尾部操作是否完成。若日誌寫到一半斷電也不會影響原先的檔案系統。
4. 在各檔案系統都很小的情況下，請問 simplefs 相較於常見的 ext4、FAT32、NTSF 等檔案系統有什麼關鍵的優勢嗎？（經查詢 kernel module 大小 ls -lh /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs/，例如 exfat 僅佔 56 KB ，而最小的更僅有 8 KB）

運用並行處理來強化網站資料存取的效率 : yeh-sudo

HackMD: 開發紀錄
YouTube: Video

1. RCU 允許多個 reader 與一個 writer 讀取與更新資料的同步機制

問題

1. 影片中提及的 lock-free programming 為何？參考 此筆記 後，與傳統的 atomic 實作有何區別？
2. 簡單的看名稱猜測不同的 RCU，如 Memory-barrier-based 與 Signal-based RCU，和 Linux kernel 的 read/write-lock 真的有顯著的效能差異嗎？
3. 為何 QSBR 的性能分布會很大？

建構 RISC-V 相容處理器並運作 Linux 核心 : millaker

HackMD: 開發紀錄
YouTube: Video

1. OpenSBI　是一個 RISC-V runtime

思考:

1. 這份專題已經遠超我的知識範圍，從 loader 之後都聽不懂，未來需要多補足這方面的知識。

問題:

1. 與其在不支援 FPU instructions 的處理器上模擬 FPU，如果直接將浮點運算的程式碼轉成整形會有很大的衝擊、影響嗎？

打造具備網路連線的精簡虛擬機器 : jimmylu890303

HackMD: 開發紀錄
YouTube: Video

1. 虛擬化技術分為:
   1. System VM：包含 CPU, RAM 等周邊裝置，如 VMWare, Virtual-Box
   2. Process VM：提供虛擬化環境給 process，如 JVM。
2. KVM 是 Linux 核心中的虛擬化模組，讓核心變成虛擬機器管理程式(Hypervisor)，並提供API供 User space 呼叫。

問題：

1. 為何 KMV 會以 open, close 等檔案 system call 進行操作，而不是以 kernel module 或執行檔的身分存在？
2. 回顧聊天室，為何 Type II hypervisor 有機會比 Type I 快，在系統呼叫與模擬上的 overhead 應該不小？
3. 為什麼 KVM 本身不實現網路功能？是希望使用者自己擴展嗎？