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title: 2024 年 Linux 核心設計/實作課程作業 —— ktcp
image: https://repository-images.githubusercontent.com/249636967/4e4e8900-6e20-11ea-9abf-57f8123e9c66
description: 檢驗學員對 Linux 核心 kthread 和 workqueue 處理機制的認知
tags: linux2024
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# L11: ktcp
> 主講人: [jserv](https://wiki.csie.ncku.edu.tw/User/jserv) / 課程討論區: [2024 年系統軟體課程](https://www.facebook.com/groups/system.software2024/)
:mega: 返回「[Linux 核心設計/實作](https://wiki.csie.ncku.edu.tw/linux/schedule)」課程進度表

## :checkered_flag: 自我檢查清單
- [ ] 研讀〈[Linux 核心設計: RCU 同步機制](https://hackmd.io/@sysprog/linux-rcu)〉並測試相關 Linux 核心模組以理解其用法
- [ ] 如何測試網頁伺服器的效能，針對多核處理器場景調整
- [ ] 如何利用 [Ftrace](https://docs.kernel.org/trace/ftrace.html) 找出 `khttpd` 核心模組的效能瓶頸，該如何設計相關實驗學習。搭配閱讀《Demystifying the Linux CPU Scheduler》第 6 章
- [ ] 解釋 `drop-tcp-socket` 核心模組運作原理。`TIME-WAIT` sockets 又是什麼？
- [ ] 研讀 [透過 eBPF 觀察作業系統行為](https://hackmd.io/@sysprog/linux-ebpf)，如何用 eBPF 測量 kthread / CMWQ 關鍵操作的執行成本？
> 參照 [eBPF 教程](https://github.com/eunomia-bpf/bpf-developer-tutorial)
- [ ] 參照〈[測試 Linux 核心的虛擬化環境](https://hackmd.io/@sysprog/linux-virtme)〉和〈[建構 User-Mode Linux 的實驗環境](https://hackmd.io/@sysprog/user-mode-linux-env)〉，在原生的 Linux 系統中，利用 UML 或 `virtme` 建構虛擬化執行環境，搭配 GDB 追蹤 `khttpd` 核心模組

## :penguin: 作業要求

* 回答上述「自我檢查清單」的所有問題，需要附上對應的參考資料和必要的程式碼，以第一手材料 (包含自己設計的實驗) 為佳
* 在 GitHub 上 fork [khttpd](https://github.com/sysprog21/khttpd)，目標是
1. 引入 [Concurrency Managed Workqueue](https://www.kernel.org/doc/html/v4.15/core-api/workqueue.html) (cmwq)，改寫 kHTTPd，分析效能表現和提出改進方案，可參考 [kecho](https://github.com/sysprog21/kecho)
2. 提供目錄檔案存取功能，提供基本的 [directory listing](https://cwiki.apache.org/confluence/display/httpd/DirectoryListings) 功能
3. 目前的 kHTTPd 初步實作 [HTTP 1.1 keep-alive](https://en.wikipedia.org/wiki/HTTP_persistent_connection)，不過效率不彰，以 ftrace 一類的工具指出問題所在並改進
4. 引入 timer，讓 kHTTPd 主動關閉逾期的連線
5. 以 RCU 搭配自行設計的 lock-free 資料結構，在並行環境中得以釋放系統資源
> 參照 [http-server-rcu](https://github.com/frextrite/http-server-rcu)
6. 學習 [cserv](https://github.com/sysprog21/cserv) 的 memcache 並在 kHTTPd 重新實作
* 過程中應一併完成以下:
* 修正 kHTTPd 的執行時期缺失
* 指出 kHTTPd 實作的缺失 (特別是安全疑慮) 並予以改正
* 用你改進的 kHTTPd 和 [cserv](https://github.com/sysprog21/cserv) 進行效能評比，解釋行為落差

## 截止日期
* May 15, 2024 (含) 之前
> 越早在 GitHub 上有動態、越早接受 code review，評分越高

## 作業觀摩
* [YiChianLin/khttpd](https://hackmd.io/@YiChianLin/linux2022-ktcp)
* [zoanana990/khttpd](https://hackmd.io/@zoanana990/linux2022-ktcp)
* [eric88525/kecho](https://hackmd.io/@eric88525/linux2022-ktcp)
* [eecheng87/kecho](https://hackmd.io/@eecheng/Sy9XsgjOI)
* [OscarShiang/kecho](https://hackmd.io/@oscarshiang/linux_kecho)
* [bakudr18/khttpd](https://hackmd.io/@bakudr18/SkFA8Favu)
* [AndybnA/khttpd](https://hackmd.io/@AndybnA/khttpd)
* [eecheng/khttpd](https://hackmd.io/@eecheng/SkyvhMqwU)
* [haogroot/khttpd](https://hackmd.io/@haogroot/2020q1linux-khttpd)
* [KYG-yaya573142/khttpd](https://hackmd.io/@KYWeng/H1OBDQdKL)