# 2024q1 Homework5 (assessment)
contributed by < [SHChang-Anderson](https://github.com/SHChang-Anderson) >

## 改進測驗題
* [第一週測驗題](https://hackmd.io/@ShchangAnderson/linux2024-homework2#%E7%AC%AC%E4%B8%80%E9%80%B1%E6%B8%AC%E9%A9%97%E9%A1%8C)
* [第二週測驗題](https://hackmd.io/@ShchangAnderson/linux2024-homework2#%E7%AC%AC%E4%BA%8C%E9%80%B1%E6%B8%AC%E9%A9%97%E9%A1%8C)
* [第三週測驗題](https://hackmd.io/@ShchangAnderson/linux2024-homework4#%E7%AC%AC%E4%B8%89%E9%80%B1%E6%B8%AC%E9%A9%97%E9%A1%8C)
* [第四週測驗題](https://hackmd.io/@ShchangAnderson/linux2024-homework4#%E7%AC%AC%E5%9B%9B%E9%80%B1%E6%B8%AC%E9%A9%97%E9%A1%8C)

## 閱讀〈[因為自動飲料機而延畢的那一年](https://blog.opasschang.com/the-story-of-auto-beverage-machine-1/)〉

閱讀《因為自飲料機而延畢的那一年》後，讓我有些感觸。作者一開始提到:
> 資訊工程系的學生不懂寫程式，機械工程系的學生不懂做機械。

這段話讓我一開始以為這正是臺灣學生所面臨的難題，他們在學校學到的東西大多是理論，缺乏實際操作的機會。然而，當我看到最後，作者提到了：
> 飲料機的程式愷宏是寫不出來的，之所以能在一個月內完成，是因為我在大學期間就寫過好幾個網站了。愷宏能和工廠溝通、設計出可用的零件，是因為他在大一就在跑工廠做東西了。紘銘能輕易的設計出飲料機的電路，是因為他曾花了很多時間在電子電路課上頭，做了很多習題，纏著教授把每個疑惑都搞懂才罷休。

讀到這裡，我突然明白，大部分學生並不是缺乏實際操作的能力，而是缺乏**將所學應用於實際情境**的認知。這就像 Jserv 在課堂上經常提到的：為什麼不將你們學到的數學知識拿來用呢？同時，這也讓我想起了 [Steve Jobs 在史丹福大學的演講](https://youtu.be/UF8uR6Z6KLc)中提到的一段話：他在大學時曾旁聽書法課程，學會了如何在不同字母組合之之間調整間距，學到了書法的美感和精緻。十年後，當他設計第一台麥金塔電腦時，他把這些知識都應用了起來。如果他當初沒有選修那門課，麥金塔就不會有多種字體和等比例間距了。這也呼應了作者所說：**對於你來說真正重要的事物，往往會比你想像的早就出現在你的生活中。**

或許我對「實作」這件事想得太遠了，其實我們已經在過去接觸過許多技能，只是沒有將它們應用出來。就像 Jserv 老師在課堂上提到的，Linux 核心實際上是將許多大學的資訊科學必修課程的內容應用。可惜的是，學生們只關心分數，只在意研究所考試是否會出題，卻沒有想過這些知識如何應用於真實世界。這也是我最近幾週課程中領悟到的，我也希望能夠真正地將所學知識付諸實踐。

## 研讀課程教材紀錄啟發
### [中斷處理和現代架構考量](https://hackmd.io/@sysprog/linux-interrupt)
* 在課程中提到 Workqueue 相較於 Tasklet 可以達成 sleep 的效果，想理解為何可以達到此效果。
> tasklet 建構在 softirq 之上
> skb (socket buffer)
> irq (hard INT), softirq (deferrable)
> "soft" -> software interupt, softirq -> 可排程
> (k)softirqd (per-CPU)
> CMWQ 可指定 CPU mask

* 在 [simrupt.c](https://github.com/sysprog21/simrupt/blob/main/simrupt.c) 程式碼中為何要利用 tasklet 將 workitem 放入 workqueue ？

* 在 [simrupt.c](https://github.com/sysprog21/simrupt/blob/main/simrupt.c) 程式碼中 fast buffer 的作用為何，為何不直接將資料存於 kfifo 中 ？

Kernel User
/dev/simrupt
每秒出現一個字元
FIFO
producer consumer

* 使用 workqueue 時用 `queue_work();` 將工作放入，實際如何針對這些 soft irq 做排程?
> CMWQ 有自己的 workqueue，且可對應到指定的 CPU

## 簡述想投入的專案

### [rhashtable 及 Linux 核心記憶體管理研究](https://hackmd.io/@sysprog/linux2023-projects#rhashtable-%E5%8F%8A-Linux-%E6%A0%B8%E5%BF%83%E8%A8%98%E6%86%B6%E9%AB%94%E7%AE%A1%E7%90%86%E7%A0%94%E7%A9%B6)

> [Relativistic hash tables, part 1: Algorithms](https://lwn.net/Articles/612021/)

事先理解 rhashtable ，參考過去共筆以及 [Relativistic hash tables, part 1: Algorithms](https://lwn.net/Articles/612021/) 了解 hashtable 的 resize 方式。

#### Table shrinking

若 hash table 中 buckets 數量過多，希望降低 buckets 數量使用 Table shrinking 的方式重新分配 hash table 。

* 第一步驟建立一個新的 hash table 並指向第一個 bucket 中鏈節串列的第一個節點。

* 接著將第一個 bucket 鏈結串列結尾指向下一個鏈結串列的開頭，值得注意的是這樣的作法避免在 resize 的過程中避免還在讀取的 readers 找不到節點的情況發生。

* 最後將舊的 hash table 指標指向新的 hash table ，這個時候舊的 hash table 尚不能回收，需要等待一個 [grace period](https://hackmd.io/@sysprog/linux-rcu#%E5%AF%AC%E9%99%90%E6%9C%9F) 避免尚為讀取完成的 readers 發生錯誤。

#### Table expansion

若 hash table 內 buckets 數量過少導致鏈結串列過長，搜尋效率低，需要將 buckets 內的節點分配到更多新的 buckets ，確保負載更均勻地分散在增加的 buckets 上，這樣可以提升 hash table 操作的效率。

* 首先建立一個新的 hash table ，並加入更多的 buckets 。使新的 hash table 中每一個 buckets 連接到對應的舊 node(指向具有匹配 index 的第一項)。

* 將 table 指標指向新的 hash table ，保留舊有的 hash table 避免本來的 reader 發生錯誤。
* 等待一個 [grace period](https://hackmd.io/@sysprog/linux-rcu#%E5%AF%AC%E9%99%90%E6%9C%9F) 過後執行 Unzip 操作。
### [嵌入式向量圖形系統](https://www.facebook.com/groups/1531876370923589/?multi_permalinks=1579977659446793&ref=share&locale=zh_TW)

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TODO: 閱讀 rhashtable 及 Linux 核心記憶體管理研究 並紀錄問題 (嘗試執行程式)
TODO: Ubuntu Linux 24.04 (搭配 Linux v6.8)