使用 Modprobed-db 减少内核编译时间
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最后更新时间：Thu Nov 10 12:59:25 PM CST 2022
自从开始尝试自定义内核，便陷入其中。在内核方面，我是业余的，仅仅是在内核中打上一些我想使用的补丁以及简单修改一些配置。每当主线内核发布或有新的补丁时，我就会重新编译内核。就我的笔记本电脑来说，每次编译内核都会花费一个多小时的时间，而当我使用了 Modprobed-db 后，编译时间显著减少了。
Modprobed-db是什么？
Modprobed-db 是一个通过 make localmodconfig建立最小内核的工具。它会根据你当前的 config 和由 Modprobed-db 生成的模块列表创建一个新的 config，其余不需要的模块都将被它禁用。这样就得到了一个属于你的、精简的内核。
如何使用它呢？
安装和初始化配置
对于 Arch Linux，安装 modprobed-db。
安装完后首先运行modprobed-db，它会创建 Modprobed-db 配置文件 $XDG_CONFIG_HOME/modprobed-db.conf。
在 ~/.config/modprobed-db.conf 中，可以添加你想忽略的模块。一些由其它软件包提供的模块需要添加进去，如 Nvidia。
默认配置中包括了一些常见的、需要被忽略的模块：
IGNORE=(nvidia nvidia_drm nvidia_modeset nvidia_uvm vboxdrv vboxnetadp vboxnetflt vboxpci lirc_dev lirc_i2c osscore oss_hdaudio oss_usb tp_smapi thinkpad_ec zavl znvpair zunicode zcommon zpios zfs spl splat)
填充数据库
配置好 modprobed-db.conf 后，运行modprobed-db store，它会探测到当前加载的模块，并创建 Modprobed-db 数据库文件 $XDG_CONFIG_HOME/modprobed.db，数据库文件是一个文本文件，其内容就是被探测到的模块列表。这个数据库文件是可以积累的，每次运行modprobed-db store都会记录下之前沒有出现过的模块。使用modprobed-db list可以显示当前数据库文件中的模块。
自动更新数据库
启用：
systemctl --user enable --now modprobed-db
modprobed-db.service 每隔6小时运行一次modprobed-db store，在开机和关机时也会各运行一次。
[Service] 和 [Timer] 可以用下面命令查看：
systemctl --user status modprobed-db
systemctl --user list-timers
手动编辑数据库
使用自动定期数据库更新或手动运行modprobed-db store并不是万无一失的。
- 有些模块在两次定期数据库更新之间被加载然后卸载，可能不会被捕获。
- 有些模块在启动时使用，不被 modprobed-db 捕获（如 efivarfs），它们需要被手动添加到 modprobed.db 文件中。
前面提到过，modprobed.db 数据库文件是一个简单的文本文件，每行包含一个内核模块名称：它可以被手动编辑以添加/删除一个模块，可以将自己要用的模块加入其中。在手动编辑后运行一次modprobed-db store，这些模块会自动重新排序。
下面是一些常用的模块，如果你的数据库中没有，可以对照着手动添加。
ntfs3
ext4
fat
vfat
loop
isofs
cifs
efivarfs
usb_storage
usbhid
bridge
在完善数据库后，就可以使用 Modprobed-db 来构建内核了。
使用Modprobed-db构建内核
对于传统编译内核的方式，在配置好 .config 后运行make LSMOD=$HOME/.config/modprobed.db localmodconfig就行。
如果使用 Arch 官方内核的 PKGBUILD 构建内核，对 PKGBUILD 做以下更改：
...
echo "Setting config..."
cp ../config .config
make olddefconfig
make LSMOD=$HOME/.config/modprobed.db localmodconfig
diff -u ../config .config || :
make -s kernelrelease > version
echo "Prepared $pkgbase version $(<version)"
...
那么，它减少了多少编译时间？
我的笔记本电脑 CPU 是 Intel Core i5-8250U (8) @ 1.6GHz，4核8线程。
编译的内核是主线的5.17.5，config 是 Arch Linux 默认内核的 config。
使用 gcc 编译需要55m35s，使用 clang 编译同时启用 FULL LTO 需要1h21m57s；在使用 Modprobed-db后，使用 gcc 编译需要11m50s，使用 clang 编译同时启用 FULL LTO 需要24m11s。
为什么时间减少了这么多呢？因为一个正常的内核大概有5000多个模块，而 modprobed-db 数据库中就200个模块。
内核构建大部分时间花费在了模块上，而其中许多模块也用不到。
一些经验和建议
如果使用 dkms 需要将对应模块放入到忽略模块列表中，如 bbswitch，acpi_call 等。
将需要加载内核模块的程序都运行一下，以及插入 USB 等设备，然后运行modprobed-db store完善数据库。
在当前使用的内核上使用一段时间 Modprobed-db 后，再用它编译内核。
随着时间的推移，有些旧的模块可能没用了，使用modprobed-db rebuild重构数据库，删除其中过时的模块。
使用 Modprobed-db 构建最小内核是有风险的，记得选择一个稳定的内核备用。
参考资料
- https://wiki.archlinux.org/index.php/Modprobed-db
- man 8 modprobed-db