使用GCC的PGO（Profile-guided Optimization）优化整个系统

启发

来自于巨硬在自家服务器上做的实验，废话不多直接上图

微软的方法

微软的方法

可以看到使用PGO优化的内核还是有一些性能提升的

零、前提

想要使用PGO编译优化，你的gcc编译器需要开启支持pgo特性，gentoo系统如下

sudo vim /etc/portage/make.conf:
USE="pgo"

sudo emerge gcc

一、内核kernel的优化

cd /usr/src/linux
sudo make clean
sudo make menuconfig：
CONFIG_DEBUG_FS=y
CONFIG_GCOV_KERNEL=y
CONFIG_GCOV_PROFILE_ALL=y

sudo make KCFLAGS=“-fprofile-dir=/kernel-pgo/”

最后安装kernel并更新grub
sudo make install
sudo grub-config -o /boot/grub/grub.cfg

重启系统
sudo reboot

然后在新内核下运行系统一段时间，打开各种软件如浏览器、mpv播放器、cmus、办公、编译软件、下载、游戏、steam等等（即将日常用系统的各个软件和场景全部跑一遍），以让内核收集足够全面的profile数据（gcov数据）

#注：开启了CONFIG_DEBUG_FS=y、CONFIG_GCOV_KERNEL=y特性的kernel性能会明显下降，但这对收集用于PGO优化的profile数据是必要的

内核PGO优化的profile数据就储存在/sys/kernel/debug/gcov/kernel-pgo/目录下，有很多小文件，格式类似为"#usr#src#linux#arch#x86#crypto#aesni-intel_glue.gcda"

sudo cp -r /sys/kernel/debug/gcov/kernel-pgo/ /
cd /usr/src/linux
sudo make clean
sudo make menuconfig:
CONFIG_DEBUG_FS=n
CONFIG_GCOV_KERNEL=n
CONFIG_GCOV_PROFILE_ALL=n

sudo make KCFLAGS=“-fprofile-use -fprofile-dir=/kernel-pgo/ -fprofile-correction -Wno-coverage-mismatch -Wno-error=coverage-mismatch”

最后安装kernel并更新grub
sudo make install
sudo grub-config -o /boot/grub/grub.cfg

重启系统
sudo reboot

好了，现在你可以体验经过PGO编译优化的内核是个什么性能了，打开游戏去测试下fps吧，是不是比原来的内核帧数高了些呢？

补充：使用Clang的LTO优化编译内核

自kernel 5.12开始内核允许进行lto优化了，但目前仅限于支持clang+llvm编译器，不支持gcc,所以你得先安装好clang和llvm，以及lld链接器。步骤很简单——

sudo make LLVM=1 LLVM_IAS=1 menuconfig:
CONFIG_DEBUG_FS=n
CONFIG_GCOV_KERNEL=n
CONFIG_GCOV_PROFILE_ALL=n
CONFIG_LTO_CLANG_FULL=y


然后
sudo make LLVM=1 LLVM_IAS=1

即可。

#注：目前clang并不支持内核的gcov优化，因此以上gcc的pgo和clang的lto两种优化方案你只能二选一。

如果你觉得常规的内核满足不了你，还可以试试自己编译xanmod内核这个项目，相较于常规内核做了很多更新进的优化（比如开启O3级别的编译优化）——

https://www.xanmod.org/​www.xanmod.org/

#点击网页里的“tarball”即可下载xanmod内核源码包。

二、整个系统内所有程序软件的PGO优化

首先需要关闭portage构建系统的两个安全特性

sudo vim /etc/portage/make.conf:
FEATURES="-sandbox -usersandbox"

然后先添加以下gcc编译参数

sudo vim /etc/portage/make.conf:
COMMON_FLAGS="$(你自己原有的编译优化参数) -fprofile-generate -fprofile-dir=/portage-pgo/"
CFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
CXXFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
FCFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
FFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
LDFLAGS="${COMMON_FLAGS} -Wl,-O3 -Wl,--as-needed -Wl,--hash-style=gnu -Wl,--sort-common -Wl,--strip-all -ljemalloc -Wl,-ljemalloc"

EMERGE_DEFAULT_OPTS="--with-bdeps=y --ask --deep --verbose=y --load-average --keep-going"


sudo mkdir /portage-pgo/

现在开始编译整个系统

sudo emerge -e @world

编译结束后重启系统

sudo reboot

然后在新系统下运行系统一段时间，打开各种软件如浏览器、mpv播放器、cmus、办公、编译软件、下载、游戏、steam等等（即将日常用系统的各个软件和场景全部跑一遍，建议用上1-2天），以收集足够全面的profile数据（gcov数据），各个程序PGO优化的profile数据就储存在/portage-pgo/目录下

#注：开启了-fprofile-generate特性的程序性能会明显下降，但这对收集用于PGO优化的profile数据是必要的

重启系统

sudo reboot

然后修改gcc编译参数

sudo vim /etc/portage/make.conf:
COMMON_FLAGS="$(你自己原有的编译优化参数) -fprofile-use -fprofile-dir=/portage-pgo/ -fprofile-correction -Wno-error=missing-profile"
CFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
CXXFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
FCFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
FFLAGS="${COMMON_FLAGS}"
LDFLAGS="${COMMON_FLAGS} -Wl,-O3 -Wl,--as-needed -Wl,--hash-style=gnu -Wl,--sort-common -Wl,--strip-all -ljemalloc -Wl,-ljemalloc"

再次编译整个系统以使用PGO优化（开启pgo优化后编译速度会大大提高，时间不会像上一次那么久了）

sudo emerge -e @world

编译结束后重启系统

sudo reboot

好了，现在你可以体验经过PGO全面编译优化的gentoo系统了，是不是极致性能了呢？

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