# F09: daemon

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主講人: [jserv](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/User/jserv) / 課程討論區: [2019 年系統軟體課程](https://www.facebook.com/groups/system.software2019/)
:mega: 返回「[Linux 核心設計](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/linux/schedule)」課程進度表
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## 預期目標
* 開發 non-trivial Linux kernel module
* 學習 Linux 核心的 kernel thread 處理機制
* 預習電腦網路原理

## 電腦網路概論

預習 [CS:APP 第 11 章](https://hackmd.io/s/ByPlLNaTG): Network Programming，搭配閱讀:
* [nstack 開發紀錄 (1)](https://hackmd.io/s/ryfvFmZ0f)
* [nstack 開發紀錄 (2)](https://hackmd.io/s/r1PUn3KGV)

## kecho
* 完全運作在 Linux 核心模式的 echo server
* 不到 200 行 C 原始程式碼
* 示範 [kthread 的使用](http://www.cs.fsu.edu/~cop4610t/lectures/project2/kthreads/kthreads.pdf)

$ ps -ef | grep fastecho

許多 Linux 裝置驅動程式或子系統會透過 kernel threads（簡稱`kthread`)，讓 kthread 在背景執行提供特定服務，然後等待 events 發生。等待的過程中，kthread 會進入 sleep 狀態，當 events 發生時，kthread 會被喚醒執行一些耗時的工作，如此一來，可防止 main thread 被 blocked。

下方命令可查閱系統上的 kthread:

$ ps -ef

預期可見:

root         2     0  0 Feb17 ?        00:00:01 [kthreadd]

PPID 為 `2` 的都屬於 kthread，而 `$ ps auxf` 可見樹狀結構。

取得 [kecho 程式碼](https://github.com/sysprog21/kecho)並編譯:

$ git clone https://github.com/sysprog21/kecho
$ cd kecho
$ make

預期可見到檔案 `fastecho.ko` 的產生，接著可測試:

$ sudo insmod fastecho.ko
$ telnet localhost 12345

會出現以下輸出:

Trying ::1...
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.

可輸入任何字元 (記得按下 Enter)，然後就會看到 telnet 回應你剛才輸入的字元。

按下 `Ctrl` 和 `]` 組合鍵，之後按下 `q`，即可離開 telnet 畫面。接著可以試著在 `$ telnet localhost 12345` 時不要輸入任何字元，只是等待，會看到以下的 kernel 訊息 (可用 `$ dmesg` 觀察):

                 cope
                 le:	    4404 kB
                 RssShmem:	       0 kB
                 VmData:	     880 kB
                 VmStk:	     132 kB
                 VmExe:	     136 kB
                 VmLib:	    6336 kB
                 VmPTE:	     212 kB
                 VmSwap:	       0 kB
                 HugetlbPages:	       0 kB
                 CoreDumping:	0
                 Threads:	1
                 SigQ:	0/31543

尋找剛才載入的 kecho 核心模組:

$ ps -ef | grep fastecho

預期可見以下:

root     18147     2  0 14:13 ?        00:00:00 [fastecho]

## KernelHTTP

參見 [Kernel HTTPd](https://paper.dropbox.com/doc/Kernel-HTTP--AbVuMmS_1IXB9OFPxLvNOsdDAQ-3WwKZiKh6TAMkIOgRtG8Y)

## 作業要求
1. 指出 [kecho 程式碼](https://github.com/sysprog21/kecho) 實作的缺失 (注意像是 buffer overflow 一類的問題)，並在你 fork 出來的 repository 中予以改進
* Linux 核心版本至少為 `4.15`, 可嘗試熱騰騰的 `linux-5.1`
* 留意 kernel API 的變更
3. 參閱相關材料，設計足以驗證 `kecho` 效能的實驗，過程中留意到 concurrency;
4. 在 `kecho` 的程式碼基礎上，引入 [Concurrency Managed Workqueue (cmwq)](https://www.kernel.org/doc/html/v4.15/core-api/workqueue.html)，配合 (2) 的實驗，提出效能改善計畫和落實;
5. 研究上述 KernelHTTP，整合到 `kecho` 目錄中，以另外一個 Linux 核心模組或者共用程式碼的方式存在，比照 [Kernel HTTPd](https://paper.dropbox.com/doc/Kernel-HTTP--AbVuMmS_1IXB9OFPxLvNOsdDAQ-3WwKZiKh6TAMkIOgRtG8Y) 共筆的實驗，檢驗效能和正確性;

## 繳交方式
編輯 [Homework5 作業區共筆](https://hackmd.io/s/SkLygcAiV)，將你的觀察、上述要求的解說和改善過程，紀錄於新建立的共筆

## 截止日期
May 13, 2019 (含) 之前