Drastyczne przyspieszenie Linuksa dzięki Preload oraz Prelink

Z biegiem czasu zasoby naszego komputera się kurczą, a aplikacje uruchamiają się coraz dłużej. Włączenie przeglądarki internetowej trwa tak długo, że możemy spokojnie iść zaparzyć kawę. Codziennie korzystamy praktycznie z tych samych aplikacji. Rano uruchamiamy klienta poczty, aby odebrać świeżą porcję maili, a przez cały dzień surfujemy w sieci. Skoro te czynności wykonujemy regularnie, to czy nie możemy zmusić systemu, aby był przygotowany do uruchomienia na przykład Firefoksa? Oczywiście, że możemy. Pomogą nam w tym aplikacje Preload oraz Prelink.

Na zachętę powiem, że część aplikacji udało mi się przyspieszyć o ponad 50%! Zmiany jakie wprowadziły obie aplikacje są zauważalne.

Preload

Preload został napisany przez Behdada Esfahboda. Działa w systemie jako demon i zbiera statystyki na temat wykorzystywania aplikacji. Korzysta on z procesu Markowa. Zapisuje jakie pliki oraz aplikacje są najczęściej wykorzystywane a w wolnym czasie ładuje je do pamięci komputera, dzięki czemu ich ładowanie jest znacznie szybsze. Ponieważ część danych jest już w pamięci, aplikacja uruchamia się zdecydowanie szybciej. Mniej danych jest ładowana z dysku. Preload jest bardzo często wykorzystywany wraz z aplikacją Prelink.

Preload dostępny jest do pobrania ze strony preload.sourceforge.net. Dostępny jest również w postaci pakietów binarnych w popularnych dystrybucjach Linuksa. W Ubuntu wystarczy wydać polecenie:

sudo apt-get install preload

Uruchomienie aplikacji polega na wydaniu polecenia:

/etc/init.d/preload start

Konfiguracja demona znajduje się w pliku /etc/preload.conf i zawiera domyślne ustawienia, które powinny być dla nas odpowiednie. Niestety domyślnie ustawienia preloada nie uwzględniają nam aplikacji, które są zainstalowane w katalogu /opt dlatego powinno się je dopisać w pliku konfiguracyjnym do pozycji mapprefix oraz exeprefix. W opcji cycle ustalamy jak często preload ma odpytywać system, aby uaktualnić swój model aplikacji oraz bibliotek do zcachowania.

Demon na szczęście nie zabiera dużo pamięci. Na komputerze wyposażonym w 1,5 GB RAMu, zajął tylko 96620 kb. Działanie programu można oglądać przeglądając logi:

root@hell:/home/paszczak000# tail -f /var/log/preload.log
[Sun Jul  6 16:02:45 2008] 86250kb available for preloading, using 360kb of it
[Sun Jul  6 16:02:45 2008] readaheading 9 files
[Sun Jul  6 16:03:05 2008] 86250kb available for preloading, using 360kb of it
[Sun Jul  6 16:03:05 2008] readaheading 9 files
[Sun Jul  6 16:03:26 2008] 86250kb available for preloading, using 360kb of it
[Sun Jul  6 16:03:26 2008] readaheading 9 files
[Sun Jul  6 16:03:46 2008] 86250kb available for preloading, using 360kb of it
[Sun Jul  6 16:03:46 2008] readaheading 9 files
[Sun Jul  6 16:04:07 2008] 86250kb available for preloading, using 552kb of it
[Sun Jul  6 16:04:07 2008] readaheading 11 files

Natomiast w pliku /var/lib/preload/preload.state możemy obejrzeć jakie pliki zostały zcachowane przez preload.

PRELOAD 0.4     1120
MAP     131     10      0       950272  -1      file:///usr/lib/libstdc++.so.6.0.9
MAP     491     10      0       4096    -1      file:///usr/share/kadu/modules/translations/window_notify_pl.qm
MAP     650     10      0       401408  -1      file:///usr/lib/libeel-2.so.2.22.2
MAP     803     10      0       73728   -1      file:///usr/share/fonts/type1/gsfonts/n019004l.pfb
MAP     197     10      4096    4096    -1      file:///usr/lib/libscim-x11utils-1.0.so.8.2.3

Preload w znaczy sposób potrafi przyspieszyć start, niektórych aplikacji. Niestety nim zobaczymy jakieś efekty musi minąć troszkę czasu, aby demon nauczył się jakie programy oraz biblioteki powinien cachować w pamięci.

Prelink

Prelink został napisany przez Jakuba Jelineka. Aplikacje z jakich korzystamy w systemie korzystają ze współdzielonych bibliotek, które są ładowane do pamięci operacyjnej w trakcie działania programu. Za każdym razem taki program jest łączony z potrzebną mu biblioteką. Niestety w przypadku dużych aplikacji ten proces trwa długo.

Prelink potrafi tak zmodyfikować program wykonywalny, aby jego uruchamianie było zdecydowanie szybsze. W zwykłym systemie biblioteki rzadko są modyfikowane, zatem programy, które uruchamiamy za każdym razem w taki sam sposób linkują biblioteki. Prelink wykorzystuje ten fakt i dokonuje dynamicznego łączenia tylko raz, po czym zapisuje wyniki na stałe w pliku wykonywalnym programu. Taka operacja może skrócić czas uruchomienia aplikacji nawet o 50%! Niestety jeżeli biblioteki ulegną modyfikacją np. podczas aktualizacji systemu, należy ponownie wykonać prelinkowanie programu. Modyfikacje dokonane poleceniem prelink są w pełni odwracalne. Polecenie to posiada funkcję undo.

Konfiguracja aplikacji znajduje się w pliku /etc/prelink.conf. Zawiera ona spis ścieżek, programów jakie mają zostać poddane prelinkowaniu. Przykładowy plik konfiguracyjny wygląda następująco:

-b *.la
-b *.png
-b *.py
-b *.pl
-b *.pm
-b *.sh
-b *.xml
-b *.xslt
-b *.a
-b *.js
-b /lib/modules
-b /usr/lib/locale
-l /usr/local/sbin
-l /sbin
-l /usr/sbin
-l /usr/local/bin
-l /bin
-l /usr/bin
-l /usr/X11R6/bin
-l /usr/games
-l /usr/local/lib
-l /lib

Przed uruchomieniem aplikacji należy sprawdzić, czy posiadamy na dysku odpowiednią ilość wolnego miejsca. W innym wypadku prelinkowanie całego może się skończyć obcięciem i tym samym zniszczeniem niektórych plików wykonywalnych, czego efektem będzie pad systemu. Proces prelinkowania rozpoczynamy wydaniem polecenia:

root@hell:/home/paszczak000# prelink -amR

Parametr -a prelinkuje wszystkie programy jakie zostały zapisane w pliku konfiguracyjnym, -m - oszczędza pamięć wirtualną a -R przyporządkowuje przypadkowe adresy, co skutkuje wzrostem poziomu bezpieczeństwa poprzez zwiększenie odporności na ataki z wykorzystaniem przepełnienia bufora (buffer overflow).

Przed usunięciem prelinka z systemu należy wykonać polecenie:

prelink -au

które przywróci nam w systemie oryginalne wersie aplikacji.

Wnioski

Niech liczby i wykresy mówią same za siebie. Testy przeprowadziłem na komputerze wyposażonym w dwa procesory Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 3.40GHz, 1,5 GB pamięci RAM, zalogowanych czterech użytkowników w środowisku KDE oraz dwóch w GNOME. System to Ubuntu 8.04.1.

A poniżej tabela z czasami uruchamiania konkretnych aplikacji podana w sekundach.

Jak widać - warto korzystać z preloadu oraz prelinka.

Bibliografia

• Drastically Speed up your Linux System with Preload
• Preload (sourceforge.net)
• HOWTO: Mount / in RAM and load apps instantly
• Preload (wikipedia.org)
• Wprowadzenie do Prelink w Gentoo