Оценка пригодности ядра Linux для систем с несколькими мегабайтами ОЗУ
Майкл Опденакер (Michael Opdenacker), занимающийся разработкой встраиваемых систем, рассказал о методах, которые позволяют сформировать минимальную сборку ядра и системного окружения, пригодную для применения на системах с несколькими мегабайтами оперативной памяти или используемую в качестве загрузчика других систем. В частности, показано, что несмотря на существенное разрастание кодовой базы ядра и забвение проекта по минимизации ядра, вполне реально урезать современное ядро Linux до состояния, способного работать на системах с 2-6 Мб ОЗУ и требующего 2-4 Мб для размещения на постоянном носителе.
Сокращение размера достигается не только отключением расширенной функциональности ядра ("make tinyconfig"), но и оптимизацией процесса сборки. Например, сборка ядра Linux 4.10 при помощи gcc 6.2 для ARM позволяет на 0.4% сократить размер, по сравнению со сборкой в gcc 4.7. Включение режима "-Os" и оптимизаций на этапе связывания (LTO) в GCC ("gcc -Os -flto") дает возможность сократить размер на 2.8%. Применение Clang 3.8.1 по сравнению с gcc 6.2 без LTO обеспечивает сокращение размера на 5%, а с LTO на 2.3%. Применение сборки с использованием набора инструкций Thumb ("-mthumb", смесь 16- и 32-разрядных инструкций для ARM) вместо ("-marm", 32-разрядные инструкции) позволяет сократить размер на 6.8%. Сжав ядро методом XZIP можно выиграть еще 6-10 Кб. Собрав ядро без поддержки ptrace можно сократить размер на 14 Кб.
Проект LLVM Linux, нацеленный на обеспечение сборки ядра при помощи Clang, заброшен в 2015 году, но разработчики из Linaro возродили работу и уже адаптировали патчи для ядра 4.9. В 2012 году для ядра были предложены патчи, использующие LTO для отбрасывания неиспользуемого кода (на ARM сокращали размер на 6%), но они не были приняты в состав ядра так как Линус выступает против подобных оптимизаций, которые могут привести к непредсказуемому поведению.
Аналогично показаны способы создания минимального системного окружения, которое требует для полноценной работы 8-16 Мб ОЗУ и, в зависимости от задач, занимает от нескольких сотен килобайт до 8-16 Мб дискового пространства. Окружение строится на основе системной библиотеки musl и универсальном наборе системных утилит toybox, занимающим всего 84KB (BusyBox занимает 100Кб). Для сокращения размера файловой системы рекомендуется использовать initramfs, что позволит также обойтись без инициализации ФС и драйверов хранилища. Для встраиваемых систем с достаточным размером ОЗУ для сокращения размера рекомендовано использовать ФС со сжатием, такие как SquashFS, JFFS2 и ZRAM.
