KZnight's Blog
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GNU/Linux 开发工具

 ccrysisa 收录于 Toolkit  Linux Kernel Internals
  约 3300 字 预计阅读 7 分钟 
摘要
GNU/Linux 开发工具，几乎从硬件到软件，Linux 平台能够自下而上提供各类触及“灵魂”的学习案例，让所有课程从纸上谈兵转变成沙场实战，会极大地提升工程实践的效率和技能。

安装 Windows / Ubuntu 双系统

因为有些操作必须在物理硬件上才能执行。

Markdown 与 LaTeX

速览 LaTeX 语法示例一节，作为工具书册，在需要使用时知道如何查询。

速览 Markdown 语法示例一节，作为工具书册，在需要使用时知道如何查询。

注意

编写 Markdown 文本以及 LaTeX 语法表示的数学式可以通过：

  • Hugo + FixIt ✅
  • VS Code + Markdown Preview Enhanced

Git 和 Github

阅读 SSH key 产生方法一节，配置好 Git 和 Github 的 SSH key。同时也可作为工具书册，在需要使用时知道如何查询。

推荐通过 LearnGitBranching 来熟悉 Git 命令！！！

以下资源作为自学资源，用于补充自己不熟悉的操作，或者作为以上资料的补充工具手册。

警告

原文档中的将公钥复制到 clipboard 中使用了 clip 命令，但是这个命令在 Ubuntu 中并没有对应的命令。可以使用 xclip + alias 达到近似效果。

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$ sudo apt install xclip
# using alias to implement clip, you can add this to bashrc
$ alias clip='xclip -sel c'
$ clip < ~/.ssh/id_rsa.pub

编辑器: Visual Studio Code

认真阅读，跟随教学文档进行安装、设置。重点阅读 设定、除错（调试） 这两部分。更新 VS Code 部分作为手册，在需要时进行参考。

以下资源作为自学资源，用于补充自己不熟悉的操作，或者作为以上资料的补充工具手册。

  • 开开心心学 Vistual Studio Code

  • 完成 SSH key 的生成。

  • 完成 VS Code 的设置。

  • 安装 Git History 插件。

  • 安装 Native Debug 插件，并进行 Debug (test-stopwatch.c) 操作。

  • 安装 VSCode Great Icons 文件图标主题，另外推荐两款颜色主题：One Dark Pro, Learn with Sumit。

VS Code 控制台使用说明：

  • 可以在面板的输出，点击 GIT 选项显示 VS Code 背后执行的 git 命令。
  • 可以使用 ctrl + shift + P 呼出命令区，然后通过输入 Git branch 和 Git checkout 等并选择对应选项，来达到创建分支、切换分支等功能。
技巧
  • 在 VS Code 设置中，需要在设置中打开 Open Default Settings 选项才能在左侧面板观察到预设值。键位绑定同理。
  • 要想进行调试，需要在使用 gcc 生成目标文件时，加入 -g 参数来生产调试信息。
  • 原文档中的 GDB 教学链接-除错程式-gdb 已失效，这是目前的有效链接。也可通过该影片 拯救资工系学生的基本素养-使用 GDB 除错基本教学 来补充学习 GDB 的操作。

终端和 Vim

认真阅读，跟随教学影片 快快乐乐学 Vim 和教学文档配置好 终端提示符、Vim。

  • 完成命令行提示符配置
  • 完成 Vim 的设定
  • 安装并使用 Minial Vim Plugin Manager 来管理 Vim 插件 (neocomplcache, nerdtree)
  • 安装并使用 byobu 来管理多个终端视图。
技巧
  • 在 .vimrc 中增加插件后，打开 vim，执行 :PlugInstall 来安装插件，完成后在 vim 执行 :source ~/.vimrc。（可以通过 :PlugStatus 来查看插件安装状态）
  • 使用 F4 键来[显示/不显示][行数/相对行数]。
  • 使用 F5 键来呼入/呼出文件树(nerdtree)，在文件树恻通过 ENTER 键来访问目录/文件。
  • 使用 Ctrl-w-h/Ctrl-w-l 切换到 文件树/编辑区。
  • 自动补全时使用 ENTER 键来选中，使用方向键或 Ctrl-N/Ctrl-U/Ctrl-P 来上下选择。
  • 在 Vim 中可以通过 :set paste，并在 insert 模式下，将粘贴板的内容通过 Ctrl-Shift-V 进行粘贴。
  • byobu 使用说明：
    • 在终端输入 byobu
    • F2 新增 Terminial 分页。F3, F4 在 Terminial 分页中切换。Ctrl +F6 删除当前 Terminial 分页。
    • Shift + F2 水平切割 Terminial。Ctrl +F2 垂直切割 Terminial。Shift + 方向键 切换。
    • 在 byobu 中暂时无法使用之前设置的 F4 或 F5 快捷键，但是可以直接通过命令 :set norelative 来关闭相对行数。

推荐观看影片 How to Do 90% of What Plugins Do (With Just Vim) 来扩展 Vim 插件的使用姿势。

以下资源为 Cheat Sheet，需要使用时回来参考即可。

Makefile

速览教学文档，作为工具书册，在需要使用时知道如何查询。

gcc 的 -MMD 和 -MF 参数对我们编写 Makefile 是一个巨大利器。理解 Makefile 的各种变量定义的原理。

  • 对之前的 test-stopwatch.c 编写了一个 Makefile 来自动化管理。

Linux 性能分析工具: Perf

认真阅读，复现教学文档中的所有例子，初步体验 perf 在性能分析上的强大。

  • 安装 perf 并将 kernel.perf_event_paranoid 设置为 1。
  • 动手使用 perf_top_example.c，体验 perf 的作用。
  • 搭配影片: Branch Prediction
  • 对照阅读: Fast and slow if-statements: branch prediction in modern processors
  • 编译器提供的辅助机制: Branch Patterns, Using GCC
  • 动手使用 perf_top_while.c，体验 perf top 的作用。
  • 动手使用 perf_stat_cache_miss.c，体验 perf stat 的作用。（原文的结果有些不直观，务必亲自动手验证）
  • 动手使用 perf_record_example.c，体验 perf record 的作用。（原文的操作不是很详细，可以参考下面的 Success）
Source
成功
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$ perf record -e branch-misses:u,branch-instructions:u ./perf_record_example
[ perf record: Woken up 1 times to write data ]
[ perf record: Captured and wrote 0.009 MB perf.data (94 samples) ]
  • 输出第一行表示 perf 工具在收集性能数据时被唤醒了 1 次，以将数据写入输出文件。
  • 输出第二行表示 perf 工具已经取样并写入了一个名为 perf.data 的二进制文件，文件大小为 0.009 MB，其中包含了 94 个采样。（可以通过 ls 命令来检查 perf.data 文件是否存在）

接下来通过 perf report 对之前输出的二进制文件 perf.data 进行分析。可以通过方向键选择，并通过 ENTER 进入下一层查看分析结果。

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$ perf report
Available samples
5 branch-misses:u
89 branch-instructions:u
技巧
  • perf 需要在 root 下进行性能分析。
  • perf top 是对于哪个程序是性能瓶颈没有头绪时使用，可以查看哪个程序（以及程序的哪个部分）是热度点。
    • 在 perf top 时可以通过 h 键呼出帮助列表。
    • 可以通过方向键选择需要进一步分析的部分，并通过 a 键来查看指令级别粒度的热点。
  • perf stat 是对某一个要优化的程序进行性能分析，对该程序涉及的一系列 events 进行取样检查。
  • perf record 的精度比 perf stat 更高，可以对取样的 events 进行函数粒度的分析。

Linux 绘图工具: gnuplot

阅读教程，搭配教学影片 轻轻松松学 gnuplot，使用 gnuplot 完成所给例子相应图像的绘制。

  • 使用 runtime.gp 完成 runtime.png 的绘制生成。
  • 使用 statistic.gp 完成降雨量折线图 statistic.png 的绘制生成。
注意
原文所给的 statistic.gp 是使用 Times_New_Roman 来显示中文的，但笔者的 Ubuntu 中并没有这个字体，所以会显示乱码。可以通过 fc-list :lang=zh 命令来查询当前系统中的已安装的中文字体。
Source

安装 gnuplot:

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$ sudo apt-get install gnuplot

gnuplot script 的使用流程：

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# 创建并编写一个后缀名为 .gp 的文件
$ vim script.gp
# 根据 script 内的指令进行绘图
$ gnuplot script.gp
# 根据 script 指定的图片保存路径打开图片
$ eog [name of picture]

下面以一个 script 进行常用指令的说明：

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reset
set ylabel 'time(sec)'
set style fill solid
set title 'performance comparison'
set term png enhanced font 'Verdana,10'
set output 'runtime.png'

plot [:][:0.100]'output.txt' using 2:xtic(1) with histogram title 'original', \
'' using ($0-0.06):($2+0.001):2 with labels title ' ', \
'' using 3:xtic(1) with histogram title 'optimized'  , \
'' using 4:xtic(1) with histogram title 'hash'  , \
'' using ($0+0.3):($3+0.0015):3 with labels title ' ', \
'' using ($0+0.4):($4+0.0015):4 with labels title ' '
  • reset 指令的作用为，将之前 set 指令设置过的内容全部重置。
  • set style fill solid 将绘制出的柱形或区域使用实心方式填充。
  • set term png enhanced font 'Verdana,10'
    • term png 生成的图像以 png 格式进行保存。(term 是 terminial 的缩写)
    • enhanced 启用增强文本模式，允许在标签和注释中使用特殊的文本格式，如上下标、斜体、下划线等。
    • font 'Verdana,10' 指定所使用的字体为 Verdana，字号为10。可进行自定义设置。
  • 其它指令查询原文或手册即可。

$0 在 gnuplot 中表示伪列，可以简单理解为行号，以下为相应图示：

原始数据集：

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append() 0.048240 0.040298 0.057908 
findName() 0.006495 0.002938 0.000001

（人为）增加了 伪列 表示的数据集（最左边 0, 1 即为伪列）：

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0 append() 0.048240 0.040298 0.057908 
1 findName() 0.006495 0.002938 0.000001
技巧

  • gnuplot 在绘制生成图像时是安装指令的顺序进行的，并且和一般的画图软件类似，在最上层进行绘制。所以在编写 script 的指令时需要注意顺序，否则生成图像的部分可能并不像预期一样位于最上层。（思考上面 script 的 3, 4 列的 label 的绘制顺序）

  • gnuplot script 中的字符串可以使用 '' 或者 "" 来包裹，同样类似于 Python。

  • 直接在终端输入 gnuplot 会进入交互式的命令界面，也可以使用 gnulpot 指令来绘图（类似与 Python）。在这种交互式界面环境中，如果需要在输入完指令后立即显示图像到新窗口，而不是保存图像再打开，只需输入进行指令： set term wxt ehanced persist raise

    • term wxt 将图形终端类型设置为WXT，这会在新窗口中显示绘图。
    • ersist 该选项使绘图窗口保持打开状态，即使脚本执行完毕也不会自动关闭。
    • raise 该选项将绘图窗口置于其他窗口的前面，以确保它在屏幕上的可见性。

一些额外的教程：

Linux 绘图工具: Graphviz

安装:

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$ sudo apt install graphviz

查看安装版本:

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$ dot -V
dot - graphviz version 2.43.0 (0)

通过脚本生成图像:

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$ dot -Tpng example.dot -o example.png

Graphviz 在每周测验题的原理解释分析时会大量使用到，请务必掌握以实作出 Readable 的报告。

其它工具

man

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$ man man
       The  table  below  shows  the  section numbers of the manual followed by the
       types of pages they contain.

       1   Executable programs or shell commands
       2   System calls (functions provided by the kernel)
       3   Library calls (functions within program libraries)
       4   Special files (usually found in /dev)
       5   File formats and conventions, e.g. /etc/passwd
       6   Games
       7   Miscellaneous (including macro packages and conventions),  e.g.  man(7),
           groff(7), man-pages(7)
       8   System administration commands (usually only for root)
       9   Kernel routines [Non standard]

cloc

man 1 cloc

cloc - Count, or compute differences of, lines of source code and comments.

top

man 1 top

top - display Linux processes

htop

man 1 htop

htop - interactive process viewer

更新于 2024-04-19 
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