FreeBSD

... oPtimizando o kernel.

O que queres? Um kernel mais leve, mais rápido, menor ou o quê? Em termos de opções de kernel, o FreeBSD é um dos melhores. Não... eu diria que ele é "O MÁXIMO". Mas tudo depende do que se quer fazer com ele. A maneira mais simples é copiar o GENERIC para um arquivo com o nome da tua máquina e começar a pensar no que mexer.

# cd /usr/src/sys/i386/conf
# cp GENERIC MEUKERNEL

Depois de alterado o arquivo MEUKERNEL, a compilação do MEUKERNEL é feita usando-se o parâmetro KERNCONF:

# cd /usr/src
# make buildkernel KERNCONF=MEUKERNEL

e instalar:

# make installkernel KERNCONF=MEUKERNEL


Supondo que saibas toda esta estória de 'make buildkernel', 'make installkernel', 'make buildworld' etc., os comentários deste artigo são mais específicos para a configuração do kernel a ser compilado. Se não sabes, melhor dar uma lida antes em: Building and Installing a Custom Kernel. [1]

Tamanho do Kernel

O tamanho do kernel depende do que ele carrega para a memória em termos de módulos. Hoje o FreeBSD é bem mais modulado mas, mesmo assim, alguns módulos acabam levando muito código inútil para o kernel, aumentando a memória utilizada (memory footprint). Em servidores, por exemplo, pode-se eliminar todos os módulos de rede wireless se eles forem todos cabeados.

# Wireless NIC cards
device          wlan            # 802.11 support
device          wlan_wep        # 802.11 WEP support
device          wlan_ccmp       # 802.11 CCMP support

etc...

Omitir a opção de sistemas de arquivo MSDOS (options  MSDOSFS) aumenta a liberação de memória, bem como eliminar os símbolos de DEBUG (makeoptions  DEBUG=-g). Só isto pode liberar cerca de 60% a 70% da memória utilizada pelo kernel.

Sim, estás pronto para compilar o kernel... mas, espere... "se voce fizer agora voce ainda leva mais uma máquina de lavar..." oops, não! Isto é marketing... nós ainda precisamos de making não de marketing.

O make usa um arquivo /etc/make.conf que, se nunca o editastes, provavelmente, ele não existe ainda. Mas tem um arquivo de configuração no /usr/local/etc/default/make.conf que pode servir de base para criares o teu. Ele serve para as opções do make e pode ser usado para otimizar o compilador para determinado tipo de CPU [2] e escolher opções (flags) de compilação.

Tipo de CPU

Permite o controle do código que é gerado especificamente para uma determinada CPU. Isto pode tornar o Kernel mais rápido e adaptado para teu tipo de arquitetura e pode ser feito usando-se a variável CPUTYPE.

CPUTYPE=<tipo>

Onde <tipo> pode ser uma CPU x86 tipo AMD (opteron, athlon-mp, athlon-xp, athlon-4, athlon-tbird, athlon, k8, k7, k6-3, k6-2 ou k5), tipo Intel (core2, core,nocona, pentium4m, pentium4, prescott, pentium3m, pentium3, pentium-m, pentium-2, pentiumpro, pentium-mmx, pentium, i486 e i386), tipo Via (c3 e c3-2), Alpha/AXP (ev67, ev6, pca56, ev56, ev5, ev45 e ev4), tipo AMD64 (opteron, athlon64, nocona, prescott, core2) e Intel64 (itanium2, itanium).

Flags de compilação:

Existem flags de compilação para a compilação de programas e aplicativos (CFLAGS) e para a compilação do kernel (COPTFALGS). Normalmente pode-se usar nível 3 (-O3) em CFLAGS e nível 2 (-O2) em COPTFLAGS. A compilação do kernel nunca deve ser feita com -O3 porque tende a produzir efeitos colaterais indesejáveis no kernel resultando em kernel panic. Normalmente, o -O3 produz um código mais veloz em detrimento do tamanho do binário gerado.

CFLAGS= -O3 -pipe -funroll-loops -ffast-math
COPTFLAGS= -O2 -pipe -funroll-loops -ffast-math

A opção -pipe permite que a passagem de códigos entre processos se de por pipe ao invés de arquivos temporários. A opção -funroll-loops desdobra os loops de número conhecido de iteratividade, permitindo maior velocidade de execução. Finalmente, a opção -ffast-math elimina as regras estritas de operações matemáticas descritas nas normas IEEE/ANSI. Esta opção deve ser evitada no caso de implementações estritas destas normas como, por exemplo, na compilação do Scilab, Octave ou das bibliotecas ATLAS e BLAS, bem como no desenvolvimento de programas que usem código GSL (Gnu Scientific Library).

Caso não queira alterar as opções do make, pode-se usar o arquivo de configuração do kernel e na linha abaixo da declaração 'machine', adicionar:

makeoptions    COPTFLAGS="-O2 -pipe -funroll-loops -ffast-math"

Outros truques (tricks):

Uma outra maneira de se limitar a memória usada pelo kernel é desabilitar o código relativo ao serviço de NFS. Se tu estás configurando uma estação ou servidor e sabes que não vais usar sistemas de arquivo remotos via NFS, podes usar a opção:

options        NFS_NOSERVER

Outra maneira de diminuir a memória usada pelo kernel é estabelecer o número máximo de dispositivos de swap. Normalmente o kernel precisa alocar uma quantidade fixa de memória para mapear a intercalação dos dispositivos de swap (operação chamada de interleave). Normalmente uso 1 para estações de trabalho e 2 para servidores.

options         NSWAPDEV=<number>

Referências:



[1] Manual do FreeBSD online: http://www.freebsd.org/doc/en/books/handbook/kernelconfig-building.html

[2] Kinsella, R. "Profiling and Debugging the FreeBSD* Kernel", Intel White Paper, Document Number: 321772-001, Intel Corp., 2009.