内核构建 Caching/Nondeterminism

Question

我运行一个 CI 服务器，我用它来构建自定义 linux 内核。 CI 服务器功能不强大，每次构建的时间限制为 3 小时。为了在这个限制内工作，我想到了使用 ccache 来缓存内核构建。我希望我可以在每个次要版本发布后创建一个缓存，并将其重新用于补丁发布，例如我有一个为 4.18 制作的缓存，我想将其用于所有 4.18.x 内核。

删除构建时间戳后，这非常适合我正在构建的确切内核版本。对于上面引用的 4.18 内核，在 CI 上构建它会给出以下统计信息：

$ ccache -s
cache directory                     
primary config                      
secondary config      (readonly)    /etc/ccache.conf
stats zero time                     Thu Aug 16 14:36:22 2018
cache hit (direct)                 17812
cache hit (preprocessed)              38
cache miss                             0
cache hit rate                    100.00 %
called for link                        3
called for preprocessing           29039
unsupported code directive             4
no input file                       2207
cleanups performed                     0
files in cache                     53652
cache size                           1.4 GB
max cache size                       5.0 GB

100% 的缓存命中率和 1 小时完成构建，出色的统计数据，符合预期。

不幸的是，当我尝试构建 4.18.1 时，我得到

cache directory                     
primary config                      
secondary config      (readonly)    /etc/ccache.conf
stats zero time                     Thu Aug 16 10:36:22 2018
cache hit (direct)                     0
cache hit (preprocessed)             233
cache miss                         17658
cache hit rate                      1.30 %
called for link                        3
called for preprocessing           29039
unsupported code directive             4
no input file                       2207
cleanups performed                     0
files in cache                     90418
cache size                           2.4 GB
max cache size                       5.0 GB

这是 1.30% 的命中率，构建时间反映了这种糟糕的性能。即仅从单个补丁版本更改。

我原以为缓存性能会随着时间的推移而下降，但不会下降到这种程度，所以我唯一的想法是，除了时间戳之外，还有更多的不确定性。例如，most/all 的源文件是否包括完整的内核版本字符串？我的理解是，类似的东西会完全破坏缓存。有没有办法让缓存按照我的意愿工作，或者这不可能？

Answer 1

有include/generated/uapi/linux/version.hheader（在顶层Makefile中生成https://elixir.bootlin.com/linux/v4.16.18/source/Makefile）

其中包含确切的内核版本作为宏：

version_h := include/generated/uapi/linux/version.h
old_version_h := include/linux/version.h

define filechk_version.h
    (echo \#define LINUX_VERSION_CODE $(shell                         \
    expr $(VERSION) \* 65536 + 0$(PATCHLEVEL) \* 256 + 0$(SUBLEVEL)); \
    echo '#define KERNEL_VERSION(a,b,c) (((a) << 16) + ((b) << 8) + (c))';)
endef

$(version_h): $(srctree)/Makefile FORCE
    $(call filechk,version.h)
    $(Q)rm -f $(old_version_h)

因此，linux 4.16.18 的 version.h 将生成为（266258 是 (4 << 16) + (16 << 8) + 18 = 0x41012)

#define LINUX_VERSION_CODE 266258
#define KERNEL_VERSION(a,b,c) (((a) << 16) + ((b) << 8) + (c))

稍后，例如在模块构建中应该有读取LINUX_VERSION_CODE宏值https://www.tldp.org/LDP/lkmpg/2.4/html/lkmpg.html的方法（4.1.6. 为多个内核版本编写模块）

The way to do this to compare the macro LINUX_VERSION_CODE to the macro KERNEL_VERSION. In version a.b.c of the kernel, the value of this macro would be 2^{16}a+2^{8}b+c. Be aware that this macro is not defined for kernel 2.0.35 and earlier, so if you want to write modules that support really old kernels

如何包含version.h？示例模块包括 <linux/kernel.h> <linux/module.h> 和 <linux/modversions.h>，这些文件之一可能间接包含全局 version.h。大多数甚至所有内核源代码都将包含 version.h.

比较构建时间戳时，version.h 可能会重新生成并禁用 ccache。当忽略时间戳时，LINUX_VERSION_CODE 仅对完全相同的 linux 内核版本相同，并在下一个补丁级别更改。

更新：检查gcc -H一些内核object编译的输出，将有另一个header具有完整内核版本宏定义。例如：include/generated/utsrelease.h（UTS_RELEASE宏），include/generated/autoconf.h（CONFIG_VERSION_SIGNATURE）。

或者甚至在两个补丁级别之间对同一内核进行 gcc -E 预处理 object 编译并比较生成的文本。使用最简单的 linux 模块，我直接在 gcc 命令行中有 -include ./include/linux/kconfig.h，它包含 include/generated/autoconf.h（但这在 -H 输出中不可见，是 gcc 的错误还是特性？）。

https://patchwork.kernel.org/patch/9326051/

... because the top Makefile forces to include it with:
-include $(srctree)/include/linux/kconfig.h

它实际上是：https://elixir.bootlin.com/linux/v4.16.18/source/Makefile

# Use USERINCLUDE when you must reference the UAPI directories only.
USERINCLUDE    := \
        -I$(srctree)/arch/$(SRCARCH)/include/uapi \
        -I$(objtree)/arch/$(SRCARCH)/include/generated/uapi \
        -I$(srctree)/include/uapi \
        -I$(objtree)/include/generated/uapi \
                -include $(srctree)/include/linux/kconfig.h

# Use LINUXINCLUDE when you must reference the include/ directory.
# Needed to be compatible with the O= option
LINUXINCLUDE    := \
        -I$(srctree)/arch/$(SRCARCH)/include \
        -I$(objtree)/arch/$(SRCARCH)/include/generated \
        $(if $(KBUILD_SRC), -I$(srctree)/include) \
        -I$(objtree)/include \
        $(USERINCLUDE)

LINUXINCLUDE 导出到 env 并在 source/scripts/Makefile.lib 中用于定义编译器标志 https://elixir.bootlin.com/linux/v4.16.18/source/scripts/Makefile.lib

  c_flags        = -Wp,-MD,$(depfile) $(NOSTDINC_FLAGS) $(LINUXINCLUDE)

内核构建 Caching/Nondeterminism

Kernel Build Caching/Nondeterminism

linux

linux-kernel

ccache