火星蚊的地球記事

我們要利用 BIOS 提供的功能來在螢幕上印出 Hello World。（如果沒有 BIOS，這個工作會變得很困難，因為有很多種不同的螢幕，每個螢幕的硬體跟 interface 都不相同…）

那我們要怎麼使用 BIOS 的功能呢？

這就要說到 interrupt。

Interrupt

interrupt 是個讓 CPU 暫時停下手上正在做的事、轉去做比較優先的事再回來繼續的機制。interrupt 可以由 software 發出，也可由 hardware device 發出。

每個 interrupt 以一個數字表示，這個數字是 interrupt vector 的 index。interrupt vector 是個由 BIOS 初始化的 table，裡面記錄著指向 interrupt service routine (ISR) 的 address pointer。一個 ISR 就是一段處理特定 interrupt 的 machine code。

那麼，BIOS 在 interrupt vector 中放了一些 ISR，每個 ISR 表示某些部份的功能，例如 0x10 跟螢幕有關、0x13 則跟 disk 有關。

如果為每個 BIOS routine 都指定一個 interrupt，有點浪費，而且 interrupt vector 的大小也是有限的，所以會透過 interrupt 配合 register ax 的值來決定執行哪個 BIOS routine。

印出 Hello

印字的方式是使用 INT 0x10（video service 的 interrupt）配合 AL 及 AH register 內的值。register AL 裡放要印的 character，AH 則是放 0x0e（AL 是 AX 的 lower part、AH 則是 higher part）。AH 放 0x0e 表示要 call「將 AL 內容寫到在 tty mode 下寫到螢幕上」的 function。

在這個例子裡，我們只需要設定一次 AH 為 0x0e，因為只有一個 process 在 CPU 上跑，AH 的值不會被亂改。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

mov ah, 0x0e ; tty mode
mov al, 'H'
int 0x10
mov al, 'e'
int 0x10
mov al, 'l'
int 0x10
int 0x10	; al is still 'l'
mov al, 'o'
int 0x10

jmp $ ; jump to current address = infinite loop

; padding and magic number
times 510 - ($-$$) db 0
dw 0xaa55

一樣的組譯並執行：

1
2

$ nasm -f bin boot_sect_hello.asm -o boot_sect_hello.bin
$ qemu-system-x86_64 boot_sect_hello.bin

會看到像這樣的畫面：

variadic function（可變函式）可用不同數量的參數呼叫，最常見的是 fmt.Printf 系列。

宣告 variadic function 時，在最後一個參數的 type 前面加上 ...，表示這個 function 可以用任意數量的該 type 參數呼叫。

1
2
3
4
5
6
7

func sum(values ...int) int {
	total := 0
	for _, val := range values {
		total += val
	}
	return total
}

在此 function 中，values 的 type 是 []int，call sum() 時可以給任意數量的 int：

1
2
3

sum()
sum(3)
sum(1, 2, 3)

caller 會 implicit 分配 array、複製參數，然後將整個 array 的 slice 傳給 sum()。sum(1, 2, 3) 的行為類似：

1
2

values := []int{1, 2, 3}
sum(values...)

參數已經在 slice 中時，以上述方式 call variadic function，即在最後一個參數後面加上 ...。

雖然 ...int 參數在 function 中的行為如同 slice，但是 func f(...int) {} 跟 func g([]int) {} 兩個 function 的 type 是不同的。

1
2
3
4
5
6
7
8

; Infinite loop (e9 fd ff)
loop:
    jmp loop 

; Fill with 510 zeros minus the size of the previous code
times 510-($-$$) db 0
; Magic number
dw 0xaa55 

組譯:

1

$ nasm -f bin boot_sect.asm -o boot_sect.bin

• -f 為 format
• -o 為 output file

這樣就可以產生 01 Boot Process 用 binary 寫的 512 byte 的 disk image 並且最後兩個 byte 值是 0xaa55。可以用 xxd 看一個檔案的 hex dump。

最後用 QEMU 執行！

1

$ qemu-system-x86_64 boot_sect.bin

可以在畫面看到 Booting from Hard Disk... 然後停住。

16-bit Real Mode

現代 CPU 都不是 16-bit 了，但為了 backward compatibility，CPU 一啟動都是在模擬出來的 16-bit real mode，之後才會轉到 32-bit 或 64-bit protected mode。

當我們說 16-bit CPU 時，表示 instruction 在一個 cycle 中一次最多只能處理 16 bit。

有三種方式測試前面最簡單的 boot sector：

• 想辦法把它直接寫進某個 hard / floopy disk 之類的第一個 sector :D
• 用像是 VMWare 或 VirtualBox 的 VM 軟體，把這個 image 當 disk image 然後開機
• 使用如 Bochs 或 Qemu 的 CPU emulator
  CPU emulator 是個程式，會模擬某種 CPU 架構的運作。

要用 CPU emulator 來跑的 file，其格式要是 disk image，也就是 machine code 以及 data 的 raw data，即會直接寫在 hard disk 之類 media 上的 data。

Qemu

在 Debian 安裝好 Qemu 後，以 Qemu 執行 disk image：

1

$ qemu-system-x86_64 <disk-image-file>

1. Source stage 選 ECR 及對應的 registry
   Source stage 會產生 artifact imageDetail.json
2. Build stage 選 CodeBuild
   CodeBuild 的 buildspec 如下：

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

   version: 0.2 phases: build: commands: - ContainerName="[CONTAINER_NAME]" - ImageURI=$(cat imageDetail.json | jq -r '.ImageURI') - printf '[{"name":"CONTAINER_NAME","imageUri":"IMAGE_URI"}]' > imagedefinitions.json - sed -i -e "s|CONTAINER_NAME|$ContainerName|g" imagedefinitions.json - sed -i -e "s|IMAGE_URI|$ImageURI|g" imagedefinitions.json - cat imagedefinitions.json artifacts: files: - imagedefinitions.json

   這是把 Source 產生的 imageDetail.json 產生 imagedefinitions.json。要把其中的 [CONTAINER_NAME] 改成 container 名稱。
3. Deploy stage 選 ECS，選擇對應的 cluster 跟 service
4. 調整 ECS minimum healthy percentage 跟 maximum percentage 的值以及 cluster 內 EC2 instance 的數量，沒調整好 deployment 可能會卡住。
5. 可以從 ECS service deployment 看 deploy 的狀況。

電腦一開機，會從 chip load BIOS 到 memory 中，並且 initialize 它，這時候我們能用的功能只有 BIOS。

因為這時候還沒有 file system 的概念，BIOS 無法像 load file 一樣從一個 file load OS，只能讀取特定 sector 的 data。通常一個 sector 的 size 是 512 byte，並且以 cylinder I、head J、Sector K 表示其位置。

第一個 sector（clyiner 0、head 0、sector 0）稱為 boot sector。BIOS 由第一個 sector 的最後兩個 byte 是不是 0xaa55 來判斷這個 sector 是不是 bootable。

所以說，最簡單的 boot sector 長這樣：

1
2
3
4

e9 fd ff 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
... (many zero)
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 55 aa

最前面的三個 byte 0xe9 0xfd 0xff 是一個 infinite loop 的 machine instruction，會一直 jump 到同一個位置。

最後兩個 byte 是 0x55 跟 0xaa。這裡之所以不是像前面寫的 0xaa55 是因為 x86 架構是以 little endian 來表示數值，也就是低位在前、高位在後（跟我們平常習慣高位在前相反），所以才會是先 0x55 再 0xaa。

最經典的例子就是 printf()：

1

int printf(char* fmt, ...)

後面的 ... 表示 variable length argument list，必須放在最後面。function 要用 variable length argument list 至少要有一個有名稱的參數，而且可以從這個參數中得知 variable length argument list 總共有多少參數。

在 function 裡處理 variable length argument list 主要要做的是從沒有對應名稱的 list 中取得內容，也就是要拿到參數們。標準函式庫的 stdarg.h 提供一組 macro 來做這件事，Ref。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

void myfunc(char* fmt, ...)
{
    va_list ap;
    char* p = NULL;
    va_start(ap, fmt);
    for (p = fmt; *p; p++)
    {
        if (*p != '%')
        {
            putchar(*p);
            continue;
        }

        ++p;    // %
        switch (*p)
        {
            case 'd':
            {
                int val = va_arg(ap, int);
                printf("%d", val);
                break;
            }
            case 'f':
            {
                double val = va_arg(ap, double);
                printf("%f", val);
                break;
            }
            case 's':
            {
                for (char* val = va_arg(ap, char*); val && *val; ++val)
                {
                    putchar(*val);
                }
                break;
            }
            default:
                putchar(*p);
                break;
        }
    }
    va_end(ap);
}

int main()
{
    int n = 123;
    double f = 330.732;
    char str[] = "KEKEKE";
    myfunc("haha, test format: %d, %f, %s\n", n, f, str);
    return 0;
}

至於 stdarg.h 裡怎麼定義 macro 的呢？

在 Ubuntu 底下追到 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/include/stdarg.h 裡的：

1
2
3

#define va_start(v,l)   __builtin_va_start(v,l)
#define va_end(v)   __builtin_va_end(v)
#define va_arg(v,l) __builtin_va_arg(v,l)

之後就不知道去哪了，似乎要到 GCC 的 source code 裡去看跟 builtin 有關的東西才找得到了。Ref

用測試執行時間可以很容易區分出哪些是 unit test 哪些是 integration test，速度快是 unit test。除此之外，也可以依照測試執行時是否 depend on external resource 來區分，例如 db、cache、third party library or API。

區分出 unit test 跟 integration test 後，把它們分開放。讓 unit test 形成一個綠色安全區域──如果這裡的 test failed，就是 code 有問題而非環境或者設定等等造成的 false alarm。

developer 應該要對綠色安全區域有信任感，建立信任感的方式是「fail 就是真的 code 有問題而非 false alarm」。一旦開發人員對 test 失去信任，可能變得不想執行或者 fail 時認為「fail 是正常的」而忽略它。

integration test 除了執行比較慢之外，還可能受到 external dependency 影響而結果不穩定，所以在面對 integration test 的時候，就要考慮有可能是 external dependency 造成 fail。

在自動化流程裡，unit test 應該要每次 check in code 都執行，integration test 則是至少在 daily build 要執行。

promptui 的使用

1

$ go get -t github.com/manifoldco/promptui

Import

1

import "github.com/manifoldco/promptui"

Input

1
2

prompt := promptui.Prompt{Label: "Project Name"}
prjName, err := prompt.Run()

執行會得到：

Select

1
2
3
4
5

prompt := promptui.Select{
    Label: "Project Type",
    Items: []string{"go", "quasar"},
}
_, prjType, err := prompt.Run()

執行會得到：

Facades

Laravel 提供的 Facade 是 Facade pattern。實作上利用 static function 把 Laravel 的功能包起來，可以在使用的時候更簡潔。Laravel 在 Facade 做些 function 讓測試時可以假造 Facade class 的結果，因此雖然是 static function 卻仍擁有可測試性。

使用 Facade 要注意以下兩點：

• class 的大小。
  • Facade 依然是 class 的 dependency，使用 Facade 不會讓 dependency 顯現在 constructor，就不容易看得出 class 長得太大。
  • 這跟設計有關，只要設計 ok，當然可以用 Facade
• 做與 Laravel 互動的 third party package 時，不適合用 Facade，應該要走一般 DI。
  • 因為 third party package 本身沒有 Laravel framework，無法是用 Laravel Facade 提供的 test 能力。

Contracts

Laravel 的 Contracts 是一堆定義 framework 提供的 core service 的 interface。所有 Laravel 的 contract 有他們自己的 Github repo，寫 package 時可以只使用其中幾個 contract。

Contracts vs Facades

每個 facade 都有對應的 contract。contract 跟 facade 是可以達到同樣事情的不同寫法或做法。

如果喜歡在 constructor explicit 的寫出一個 class 的 dependency，就用 contract。

一般來說，偏好使用 contract 還是 facade 對 application 而言沒有太大差別。但是 package 用 contract 會比較好，因為對 package 來說 contract 比較好測。

何時使用 Contracts

用 facade 還是用 contract 基本上是偏好問題。

有設計好 class 的責任，用 facade 跟 contract 沒太大差別。

用 contracts 的原因：loose coupling 跟 simplicity

Loose Coupling

contracts package 沒有任何 implementation 也沒有 dependency，所以 depend on 它不會被任何 library 或 framework 綁住，反而可以利用定義好的 interface，底下實作可以任意抽換。

Simplicity

定義良好的 interface 可以很容易看出 laravel 提供的功能。

比起依賴於複雜又龐大的 class，依賴於定義良好的 interface，code 比較好懂。

如何使用 Contracts

在 type hint 寫 contract 的名字，service container 會進行 resolve 並且 inject 適當的 instance。

Reference

• Facades
• Contract Reference