2021q1 Homework3 (fibdrv)

contributed by < Tcc0403 >
作業要求

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;
• 研讀 KYG-yaya573142 的報告，指出針對大數運算，有哪些加速運算和縮減記憶體操作成本的舉措？
• lsmod 的輸出結果有一欄名為 Used by，這是 "each module's use count and a list of referring modules"，但如何實作出來呢？模組間的相依性和實際使用次數 (reference counting) 在 Linux 核心如何追蹤呢？

  搭配閱讀 The Linux driver implementer’s API guide » Driver Basics

• 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。

實驗環境

$ lscpu
Architecture:                    x86_64
CPU op-mode(s):                  32-bit, 64-bit
Byte Order:                      Little Endian
Address sizes:                   48 bits physical, 48 bits virtual
CPU(s):                          12
On-line CPU(s) list:             0-11
Thread(s) per core:              2
Core(s) per socket:              6
Socket(s):                       1
NUMA node(s):                    1
Vendor ID:                       AuthenticAMD
CPU family:                      25
Model:                           33
Model name:                      AMD Ryzen 5 5600X 6-Core Processor
Stepping:                        0
Frequency boost:                 enabled
CPU MHz:                         2200.000
CPU max MHz:                     4650.2920
CPU min MHz:                     2200.0000
BogoMIPS:                        7385.92
Virtualization:                  AMD-V
L1d cache:                       192 KiB
L1i cache:                       192 KiB
L2 cache:                        3 MiB
L3 cache:                        32 MiB
NUMA node0 CPU(s):               0-11