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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

项目地址:graysky2/modprobed-db

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

~/.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

  1. https://wiki.archlinux.org/index.php/Modprobed-db
  2. man 8 modprobed-db