Patch Con Kolivas: incrementare le prestazioni desktop: differenze tra le versioni

Le patch ''Con Kolivas'' (<tt>-ck</tt>) per il [[kernel]] di Linux sono una serie di patch che incrementano notevolmente le prestazioni desktop implementando uno scheduler innovativo (''staircase''), ottimizzando l'uso dello swap (''swap-prefetching'') e del sotto-sistema disco, e aggiungendo dei nuovi livelli di priorità al di fuori di quelli tradizionalmente impostabili con <code>nice</code>.

Se vi siete chiesti come mai Gentoo o Archlinux sono così veloci su desktop la risposta sta principalmente nell'inclusione delle patch <tt>-ck</tt> nei loro kernel di default.

Con Kolivas manteneva anche un altro insieme di patch, chiamate <tt>-cks</tt>, che sono specificatamente pensate per ottimizzare le prestazioni dei server.

Le patch <tt>-ck</tt> (per il kernel 2.6.21 o successivi) includono l'innovativo scheduler '''''S'''taircase '''D'''eadline'' (chiamato semplicemente ''SD''). Questo scheduler è l'evoluzione del secondo scheduler dei processi scritto da zero da Con Kolivas (il primo scheduler chiamato ''Staircase'' è stato anch'esso molto innovativo). Le sue caratteristiche principali sono la sua ''fairness'' garantita (tutti i processi della stessa priorità consumano esattamente la stessa CPU) e la sua spiccata ''interattività''. Con Kolivas ha mostrato al mondo per la prima volta che uno scheduler per Linux completamente ''fair'' e con una interattività molto elevata (superiore al mainline) non era solo teoricamente ma anche praticamente possibile. Il vantaggio di un ''fair'' scheduler è la sua assoluta immunità a ''starvation'' che affigge l'attuale scheduler mainline e (in misura minore) il vecchio ''Staircase''.  

Per un pò di storia sulla nascita, l'evoluzione e sulla ''competizione'' con un nuovo scheduler scritto da Ingo Molnar (CFS) inspirato dal successo di ''SD'' potete leggere:

Altra patch inclusa è la così detta ''swap prefetching''. In pratica questa patch ottimizza l'uso dello swap precaricando delle pagine non appena della ram risulta disponibile (non quando le pagine sono richieste come sul [[kernel vanilla]]), e questo velocizza notevolmente il passaggio tra le grosse applicazioni se ad esempio se ne chiude una. Inoltre vengono tenute in swap anche pagine caricate in ram in modo da rendere immediato un successivo ''swap-out''.

Con questa patch l'utilizzo apparente dello swap sarà maggiore ma in realtà questo è dovuto alle ottimizzazioni fatte per incrementare di prestazioni.

Le patch <tt>-ck</tt> introducono due ulteriori livelli:

Quando lanciamo un processo in Linux questo sarà automaticamente SCHED_NORMAL. Per lanciare processi con altre classi di priorità bisogna usare gli <tt>schedtool</tt>. Il pacchetto è presente nei repository di sid e lenny.

apt-get install schedtool

''(è indicato per <tt>sid</tt> ma va benissimo anche per <tt>etch</tt>)''

schedtool -D -e apt-get dist-upgrade # aggiornare in modalità SCHED_IDLEPRIO

schedtool -I -e xmms                # xmms in modalità SCHED_ISO

schedtool -I $$                      # trasforma la shell corrente in SCHED_ISO

Per ulteriori informazioni rimando alla semplice e chiara pagina: <tt>man schedtool</tt>

Le patch <tt>-ck</tt> possono essere scaricate da http://www.kernel.org, al seguente indirizzo:

e si applicano al primo kernel vanilla stabile di ogni serie. Ad esempio l'ultimo kernel stabile è attualmente il 2.6.16.4 ma le patch <tt>-ck</tt> si applicano al kernel 2.6.16 in quanto includono anche le patch inserite dal 2.6.16 al 2.6.16.4.  

Attualmente l'ultimo patch set <tt>-ck</tt> è il [http://www.kernel.org/pub/linux/kernel/people/ck/patches/2.6/2.6.16/2.6.16-ck5/ 2.6.16-ck5], ed il file da scaricare e porre in <tt>/usr/src/</tt> è il seguente:

''Nel seguito si userà, come esempio, il kernel 2.6.16 e le patch <tt>-ck5</tt> per tale kernel.''

Una volta scompattati i sorgenti del kernel vanilla in <tt>/usr/src/</tt> si possono patchare con:

$ cd /usr/src/linux-2.6.16/

$ bzcat ../patch-2.6.16-ck5.bz2 | patch -p1

$ cd /usr/src

$ mv linux-2.6.16 linux-2.6.16-ck5

E' consigliato usare un file di configurazione per il kernel vanilla e dare oldconfig:

$ cd linux-2.6.16-ck5

  $ make oldconfig

A questo punto è possibile compilare il kernel, ovviamente [[Debian Kernel Howto|alla debian-way]]. Se abbiamo già in esecuzione un kernel <tt>-ck</tt> possiamo lanciare la compilazione in modalità SCHED_IDLEPRIO:

$ schedtool -D -e time fakeroot make-kpkg --append-to-version -desktop \

  --revision 0.1 kernel_image

In questo modo non ci accorgeremo nemmeno della compilazione durante il normale utilizzo interattivo del computer, infatti la compilazione avverrà '''solo''' quando la cpu sarà in idle. Il tempo di compilazione aumenta in maniera impercettibile. Verrà anche stampata la durata della compilazione grazie al comando <code>time</code>.

Se non abbiamo un kernel <tt>-ck</tt>, ma un [[kernel]] abbastanza recente (penso dal 2.6.15 in su, ma non sono sicuro) potremo usare la modalità SCHED_BATCH, cambiando semplicemente l'opzione <tt>-D</tt> con <tt>-B</tt>. In questo modo la compilazione avrà priorità minore di tutti i processi SCHED_NORMAL. Durante la compilazione il sistema sarà abbastanza responsivo anche se non come nel caso precedente.

Ultima possibilità, nel caso abbiate un kernel vecchio o non abbiate installato gli <tt>schedtool</tt> è quella di lanciare la compilazione con nice 19 (la più bassa priorità di un processo SCHED_NORMAL):

$ nice -n 19 time fakeroot make-kpkg --append-to-version -desktop \

  --revision 0.1 kernel_image

Ovviamente non è necessario compilare ''a bassa priorità'', ma i casi precedenti sono stati riportati come esempio pratico di utilizzo degli <tt>schedtool</tt> e delle funzionalità delle patch <tt>-ck</tt>.

Per saperne di più sulla compilazione del kernel e la ''debian way'': [[Debian Kernel Howto]].