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2021 年春季 Linux 核心設計課程期末專題
tags: linux2021
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- 所有專案都該確保在 Linux v5.4+ 運作
- 所謂的「彙整」，是指能撰寫出完整的技術報告，範例: 位元運算整理 和 基於 C 語言標準研究與系統程式安全議題
- 專題不僅是課程評分的依據，而且是自己專業的證明，日後可列於個人簡歷
- 請及早向授課教師預約一對一討論，得知專題進行的方式
LittleFS
Arm Mbed 作業系統有個子項目名為 littlefs，顧名思義就是針對嵌入式裝置開發的小型檔案系統，我們可透過 FUSE 掛載到 Linux 或 macOS 作為檔案系統，卻不用撰寫對應的核心模組。本任務嘗試理解 littlefs 運作機制，包含其工具。
相關討論:
執行人: bobhsiao0306
simplefs
題目: 從無到有開發針對 Linux 核心的檔案系統
為了探索 Linux VFS (virtual file system) 介面及檔案系統實作機制，我們從無到有撰寫一個運作於 Linux 核心模式中的精簡檔案系統，原始程式碼約一千餘行，支援基本的檔案和目錄處理，同時也考慮到權限和並行處理的議題。
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usbip
以 USB/IP 來說，這個實作已整合進 Linux 核心，能夠將 USB 裝置透過網路連線重新導向到另外一台電腦，具體來說：
- USB 裝置實際所在的電腦稱為 server (伺服器)，接收重導那台稱為 client（客戶端;
- client 端可搭配 udev 和相關的工具，接受裝置重新導向後，自動掛載 server 端的 USB 裝置;
這樣的情境在虛擬化環境變得重要，因為一台伺服器可提供遠端桌面所需要資源，但是 USB 裝置往往就需要適度分享，於是透過 USB/IP 可讓遠端裝置分享變得可行。
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vcam
題目: 打造 Linux 虛擬攝影機裝置驅動程式
vcam 是個針對 Linux 核心開發的虛擬攝影機裝置，全部程式碼僅 1 千 5 百行，從而可理解 V4L2 (video fro Linux APIs, version 2) 的使用和 Linux 多媒體架構。開發一個虛擬的攝影機裝置除了理解 Linux 核心設計外，也有資訊安全的幫助，例如你可以安插相關程式碼，紀錄有哪些應用程式偷偷啟動攝影機，但過程中又不會揭露真正的隱私。本議程不僅討論 V4L2，也涵蓋 DMA-Buf 這樣著重 Zero-copy 裝置驅動程式運作機制。
相關討論:
/dev/mem 研究
編撰 Linux 核心的 /dev/mem 裝置，強化 eBPF, crash 等工具的運用，目標是「成為電腦的主人」 —— 想改哪段記憶體就動手變更
執行人: jhan1998 開發紀錄
Linux 排程器研究
研讀 "Trace Linux Kernel Scheduler Events" 並擴充
執行人: RZHuangJeff 開發紀錄
執行人: henrybear327
Linux 核心 CoW 研究
探討 Linux 核心內部 CoW 的實作機制
執行人: linD026 開發紀錄
改進 mimalloc
mimalloc 是 Microsoft Research 主導的開放原始碼專案，旨在提出更輕量且更有效率的記憶體管理器 (即 malloc/free 等函式) 的實作。
執行人: hankluo6 開發紀錄
High performance Web Server
題目: 高效能網頁伺服器 —— 針對 Linux 核心和進階系統呼叫重新設計
探討從無到有打造 Linux 平台的高效能網頁伺服器，涵蓋是否該將伺服器實作於 Linux 核心內部、並行處理、I/O 模型、epoll、React pattern，和 Web 伺服器在事件驅動架構的考量。
- sehttpd 說明
- sysprog21/timeout: Tickless Hierarchical Timing Wheel
- 2020 年開發紀錄 / GitHub
執行人: D4nnyLee, XDEv11 開發紀錄
quiz2A - list
重做 第 2 週測驗題 的第 1 部分，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作。
執行人: shanihsu 開發紀錄
執行人: kevinlin529
slab
第 2 週測驗題 的第 2 部分提到 slab allocator，請彙整學員們的作業成果，並整理為新的共筆，新增工作:
- 回顧 Linux 核心設計: 記憶體管理，理解必要的背景知識
- 針對 Linux
v5.20，在 User-Mode Linux 進行觀察 - 透過 QEMU 建立模擬環境，載入 Linux
v5.20並善用 SlabDbg 追蹤 slab/slub 的內部行為
執行人: gyes00205 開發紀錄
quiz2C - bitcpy
重做 第 2 週測驗題 的第 3 部分，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作，也該探討 Linux 核心原始程式碼裡頭的案例
執行人: Jings1017 開發紀錄
執行人: IzsKon
quiz2D - string interning
重做 第 2 週測驗題 的第 4 部分，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作，需要考慮到多執行緒環境
執行人: Zxiro 開發紀錄
執行人: William0715
fibdrv
重做 fibdrv 並彙整學員們的作業成果
quiz3 - SSO/CoW
重做 第 3 週測驗題，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作，也該探討 Linux 核心原始程式碼裡頭的案例
執行人: yellow951321 開發紀錄
quiz4 - thread pool
重做 第 4 週測驗題，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作。應當考慮到 CPU Affinity，參考 Thread safety with affine thread pools
執行人: iLeafy11
執行人: xswzaq44321
暫停: 重做 sort 並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作，需要在 Linux 核心內部驗證
執行人: Uduru0522, ccs100203
Concurrent Programming
研究 第 14 週測驗題 (第 1 部分) 和 第 17 週測驗題，解讀程式運作機制、量化程式執行表現 (與 lock-based 比較)，提出改進方案
執行人: Uduru0522, ccs100203 開發紀錄
quiz5A - SSO
重做 第 5 週測驗題 的第 1 部分，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作
執行人: andy78644 開發紀錄
執行人: richard880523
kHTTPd
- 學習 kws 的核心參數風格，指定 port, worker, wwwroot 等設定
- 實作 HTTP request cache
- 部分 HTTP 1.1
執行人: ParkerMactavish
執行人: bakudr18 開發紀錄
quiz6A - arbitrary-precision arithmetic
重做 第 6 週測驗題 的第 1 部分，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作，需要探討 Linux 核心的大數運算案例
quiz6B - hash table
重做 第 6 週測驗題 的第 2 部分，並彙整學員們的作業成果，提出效率更好的實作，需要探討 Linux 核心的案例
quiz6C - fiber
重做 第 6 週測驗題 的第 3 部分，並彙整學員們的作業成果
quiz7A - shell
重做 第 7 週測驗題 的第 1 部分，包含延伸問題
quiz7B - multi-threaded web server
重做 第 7 週測驗題 的第 2 部分，包含延伸問題
quiz7C - SPSC
重做 第 7 週測驗題 的第 3 部分，包含延伸問題
quiz7D - message bus
重做 第 7 週測驗題 的第 4 部分，包含延伸問題
quiz8A - SPMC
重做 第 8 週測驗題 的第 1 部分，包含延伸問題
執行人: cyrong 開發紀錄
quiz8B - MapReduce
重做 第 8 週測驗題 的第 2 部分，包含延伸問題
執行人: ilkclord 開發紀錄
quiz9 - MPMC
重做 第 9 週測驗題，包含延伸問題
執行人: AmyLin0210
quiz10 - channel
重做 第 10 週測驗題，包含延伸問題
執行人: ambersun1234 開發紀錄
quiz11 - event loop
重做 第 11 週測驗題，包含延伸問題
執行人: Julian-Chu 開發紀錄
開放原始碼生態研究
重做 culture，並彙整學員們的作業成果
執行人: sherisea 開發紀錄
Real-Time Linux 研究
研究 xenomai 於 real time linux 上的效能表現
執行人: RainbowEye0486, fdfdd12345628 開發紀錄
