2024q1 Homework6 (integration)

contributed by < otteryc >

實驗環境

$ uname -r
6.5.0-28-generic
$ gcc --version
gcc (Ubuntu 11.4.0-1ubuntu1~22.04) 11.4.0
Copyright (C) 2021 Free Software Foundation, Inc
$ lscpu
Architecture:            x86_64
  CPU op-mode(s):        32-bit, 64-bit
  Address sizes:         39 bits physical, 48 bits virtual
  Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                  8
  On-line CPU(s) list:   0-7
Vendor ID:               GenuineIntel
  Model name:            Intel(R) Core(TM) i7-7700K CPU @ 4.20GHz
    CPU family:          6
    Model:               158
    Thread(s) per core:  2
    Core(s) per socket:  4
    Socket(s):           1
    Stepping:            9
    CPU max MHz:         4500.0000
    CPU min MHz:         800.0000
    BogoMIPS:            8400.00

另外，在進行開發時，由於編譯核心模組需要 linux-header， clangd 沒有辦法自動找到對應的 include path 以及編譯參數，可以透過 Bear 來解決，並且在 .clangd 檔案中，加入以下敘述，即可抑制 clangd 產生不正確的警告或錯誤。

CompileFlags:
  Add: -Wno-unknown-warning-option
  Remove: [-m*, -f*]

開發紀錄

閱讀 Linux 核心模組教材

The Simplest Module

根據 LKMPG ，以下是一個編譯核心模組的 Makefile:

obj-m += hello-1.o 
 
PWD := $(CURDIR) 
 
all: 
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) modules 
 
clean: 
    make -C /lib/modules/$(shell uname -r)/build M=$(PWD) clean

在這個例子中， make 會切換到對應版本的 header 目錄，並由該目錄下的 Makefile 接手編譯。
另外，在 Real world Makefile 中有許多 obj-y 以及 obj-m 的宣告，根據 Linux Makfile documentation，宣告為 obj-y 的模組會被編入 vmlinux ，而 obj-m 則會編成 loadable module 。

# Use make M=dir or set the environment variable KBUILD_EXTMOD to specify the
# directory of external module to build. Setting M= takes precedence.
ifeq ("$(origin M)", "command line")
    KBUILD_EXTMOD := $(M)
endif

ksort: 處理並行排序的核心模組

在上述開發環境進行 make check 的時候，會出現以下錯誤：

./include/linux/export.h:29:22: error: passing argument 1 of ‘class_create’ from incompatible pointer type [-Werror=incompatible-pointer-types]
   29 | #define THIS_MODULE (&__this_module)
      |                     ~^~~~~~~~~~~~~~~
      |                      |
      |                      struct module *
/home/otteryc/linux2024/ksort/sort_mod.c:96:26: note: in expansion of macro ‘THIS_MODULE’
   96 |     class = class_create(THIS_MODULE, DEVICE_NAME);
      |                          ^~~~~~~~~~~

原因是在 Linux 核心在 commit 1aaba11 後， create_create API 的傳入參數刪除了 module pointer ，所以編譯時會發生函式宣告與呼叫不一致的錯誤。對此，有依不同核心版本，調整 API 呼叫的必要，已經提出 Pull Request 並獲接受。

在閱讀 sort_mod.c 的過程中，發現在 sort_read 函式內，第 65 、 66 行的 early-return 可能有造成 sort_buffer 所指向的記憶體空間發生記憶體洩漏的疑慮。但是 User Mode Linux 似乎不能搭配 Valgrind 進行分析，不知道除了重編 Kernel 並選取 KMEMLEAK 工具以外，有沒有不需要重新編譯 Kernel 的方式？

simrupt: 整合井字遊戲對弈