2023q1 Homework3 (fibdrv)

contributed by < POCHUN-CHEN >

自我檢查清單

• 研讀上述 Linux 效能分析的提示 描述，在自己的實體電腦運作 GNU/Linux，做好必要的設定和準備工作
  $\to$ 從中也該理解為何不希望在虛擬機器中進行實驗;
• 研讀上述費氏數列相關材料 (包含論文)，摘錄關鍵手法，並思考 clz / ctz 一類的指令對 Fibonacci 數運算的幫助。請列出關鍵程式碼並解說
• 複習 C 語言 數值系統 和 bitwise operation，思考 Fibonacci 數快速計算演算法的實作中如何減少乘法運算的成本;
• 學習指出針對大數運算的加速運算和縮減記憶體操作成本的舉措，紀錄你的認知和疑惑
• 注意到 fibdrv.c 存在著 DEFINE_MUTEX, mutex_trylock, mutex_init, mutex_unlock, mutex_destroy 等字樣，什麼場景中會需要呢？撰寫多執行緒的 userspace 程式來測試，觀察 Linux 核心模組若沒用到 mutex，到底會發生什麼問題。嘗試撰寫使用 POSIX Thread 的程式碼來確認。
  $\to$ 搭配閱讀〈並行和多執行緒程式設計〉

Linux 核心模組

不小心在 fork 以前，clone 老師的專案該怎麼辦？

1. 先確認專案是誰的

$ vim .git/config 

貢獻：補充共筆

觀察 fibdrv.ko 核心模組在 Linux 核心掛載後的行為（要先透過 insmod 將模組載入核心後才會有下面的裝置檔案 /dev/fibonacci）
模組載入核心：

$ sudo insmod fibdrv.ko

Reference counting

• 核心物件被引用時：+1
• 核心物件被釋放時：-1

理想值為"0"

確保沒有未被釋放的內存貨資源。

:::spoiler Reference counting解釋（ChatGPT） 在Linux kernel中，reference counting是一種管理核心物件（例如設備、文件等）的技術。它用於跟踪對核心物件的引用數量，以確保核心物件只有在所有引用它的代碼都釋放對它的引用之後，才會被完全釋放。

當核心物件被創建時，其引用計數器初始化為1。每當代碼複製對核心物件的引用時，引用計數器就會增加。同樣地，當代碼釋放對核心物件的引用時，引用計數器就會減少。只有當引用計數器的值為0時，核心物件才會被完全釋放。

Reference counting是Linux kernel中非常重要的技術，因為它可以防止釋放未使用的內存和資源，從而增強了系統的穩定性和可靠性。
:::

應閱讀 Linux 核心的正式文件，第一手材料優先。

jserv

緩衝區溢位（Buffer Overflow）

攻擊行為－緩衝區溢位 Buffer Overflow

計算 leading zeros

計算出最高位整數儲存，前面還有幾個沒有用到的 bit (前面有幾個 0)。

Little-Endian & Big-Endian

名稱	記憶體位置排序
Big-Endian	最高位 的位元組放在 最低 的記憶體位址上。
Little-Endian	最高位 的位元組放在 最高 的記憶體位址上。

Big-Endian 與 Little-Endian 的差異與判斷程式碼