Linux kernel を -O0 でコンパイルするとアセンブラでエラーになる

Question

raspberry pi 向けの qemu の開発をしており、一部機能の不具合対応(ext4 でマウントエラーが発生)のため kernel を最適化なし(-O0)でコンパイルしたいのですが、コンパイルエラーが発生してしまっています。(-O1や-O2ではコンパイルできます)

解決策を探しているのですが、見つかっていません。どなたか情報を持っていないでしょうか？（「 -O0 はサポートしていないよ」とか）

../include/linux/compiler-gcc4.h:77:38: error: impossible constraint in ‘asm’
 #define asm_volatile_goto(x...) do { asm goto(x); asm (""); } while (0)
                                      ^
...
In file included from ../include/linux/linkage.h:4:0,
                 from ../include/linux/fs.h:5,
                 from ../fs/ext4/ext4_jbd2.h:18,
                 from ../fs/ext4/mballoc.c:24:
In function ‘__list_add_rcu’,
    inlined from ‘list_add_tail_rcu’ at ../include/linux/rculist.h:102:16,
    inlined from ‘ext4_mb_add_n_trim’ at ../fs/ext4/mballoc.c:4301:21:
../include/linux/compiler.h:412:20: error: call to ‘__compiletime_assert_54’ declared with attribute error: Need native word sized 
stores/loads for atomicity.
    prefix ## suffix();    \
                    ^

他にも、以下のような note や warning が出ていますが、関連がわかっていません。

../arch/arm/include/asm/jump_label.h: In function ‘ext4_mb_init_cache’:
../include/linux/compiler-gcc4.h:77:38: warning: asm operand 0 probably doesn’t match constraints [enabled by default]
 #define asm_volatile_goto(x...) do { asm goto(x); asm (""); } while (0)
                                      ^
../arch/arm/include/asm/jump_label.h:18:2: note: in expansion of macro ‘asm_volatile_goto’
  asm_volatile_goto("1:\n\t"
  ^
../include/linux/compiler-gcc4.h:77:38: warning: asm operand 0 probably doesn’t match constraints [enabled by default]
 #define asm_volatile_goto(x...) do { asm goto(x); asm (""); } while (0)
                                      ^
../arch/arm/include/asm/jump_label.h:18:2: note: in expansion of macro ‘asm_volatile_goto’
  asm_volatile_goto("1:\n\t"
  ^
...
../include/linux/compiler.h:417:2: note: in expansion of macro ‘__compiletime_assert’
  __compiletime_assert(condition, msg, prefix, suffix)
  ^
...
../arch/arm/include/asm/barrier.h:68:2: note: in expansion of macro ‘compiletime_assert_atomic_type’
  compiletime_assert_atomic_type(*p);    \
  ^

開発環境は以下のような感じです。

項目	内容
kernel	4.1.21
gcc	4.8.3
host	linux mint 17.3 64bit
コンパイル	make -j8 CFLAGS_mballoc.o="-O0"

よろしくお願いします。

Comments

[yohhoy]

コンパイル時assert「Need native word sized stores/loads for atomicity.」が出ていますが、-O0以外ではコンパイルで来ているのでしょうか？

[kenz_san]

本文に追記しました。 -O1 や -O2 ではコンパイルできています。

Answer 1

-O0を使って、どういうことをやろうとしているのか分からないので、的外れかもしれませんが、
#pragma GCC optimize ("Ox")を使って、ファイル中の必要ところに、必要な最適化オプションを適用してしまうのはどうでしょうか？

"ext4_jbd2.h"と<trace/events/ext4.h>の箇所を -O2設定にすることで、
make CFLAGS_mballoc.o="-O0"でコンパイルは、通りました(※)。

• 例:linux/fs/ext4/mballoc.c

...
#pragma GCC push_options
#pragma GCC optimize ("O2")
#include "ext4_jbd2.h"
#pragma GCC pop_options
#include "mballoc.h"
#include <linux/log2.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <linux/backing-dev.h>
#pragma GCC push_options
#pragma GCC optimize ("O2")
#include <trace/events/ext4.h>
#pragma GCC pop_options

...

• 以下のような警告が出ますが、だいじょぶっぽい？

warning: #pragma GCC target is not supported for this machine [-Wpragmas]
#pragma GCC pop_options

(※) 環境

• ホスト: Ubuntu 16.04

$ cat /etc/lsb-release
DISTRIB_ID=Ubuntu
DISTRIB_RELEASE=16.04
DISTRIB_CODENAME=xenial
DISTRIB_DESCRIPTION="Ubuntu 16.04.1 LTS"

• Raspberry Pi カーネルソース (試した時点で最新 commit: db84877)

$ head -5 Makefile
VERSION = 4
PATCHLEVEL = 4
SUBLEVEL = 16
EXTRAVERSION =
NAME = Blurry Fish Butt

• クロスコンパイラ

$ ../tools/arm-bcm2708/gcc-linaro-arm-linux-gnueabihf-raspbian-x64/bin/arm-linux-gnueabihf-gcc --version
arm-linux-gnueabihf-gcc (crosstool-NG linaro-1.13.1+bzr2650 - Linaro GCC 2014.03) 4.8.3 20140303 (prerelease)

Comments

[kenz_san]

回答ありがとうございます。

GCC にそんな拡張があったことを知りませんでした。奥が深いですね。

教えていただいたコードを適用したのですが、質問したものと別のエラーが発生してしまい、まだ動作確認までたどり着いていません。

```
### これまでエラーのなかった CFLAGS_mballoc.o="-O1" でも同様のエラーになる
$ make -j8 CFLAGS_mballoc.o="-O0"
...
CC fs/ext4/mballoc.o
CHK kernel/config_data.h
../fs/ext4/mballoc.c:27:9: warning: #pragma GCC target is not supported for this machine [-Wpragmas]
#pragma GCC pop_options
^
../fs/ext4/mballoc.c: In function ‘ext4_exit_mballoc’:
../fs/ext4/mballoc.c:2866:1: internal compiler error: in dwarf2out_frame_debug_adjust_cfa, at dwarf2cfi.c:1078
}
^
Please submit a full bug report,
with preprocessed source if appropriate.
See <https://bugs.launchpad.net/gcc-linaro> for instructions.
make[4]: *** [fs/ext4/mballoc.o] Error 1
```

mt08 さんとは kernel バージョンが異なるため、そのあたりを引き続き掘り下げていこうと思っています。

ちなみに、 `-O0` でやりたいことは、qemu を経由して GDB による kernel のデバッグを行うことです。（ `-O1` 以上の最適化が入ると変数の参照などがまともにできなかったので）

[mt08]

kenz_sanさん、

`git clone --depth=1 https://github.com/raspberrypi/linux.git -b rpi-4.1.y`で取得してみました。エラーでますね。

`#include`を全部、"-O2"にしたら、、コンパイル通るみたいですよ。

```
#pragma GCC push_options
#pragma GCC optimize ("O2")
#include "ext4_jbd2.h"
#include "mballoc.h"
#include <linux/log2.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/slab.h>
#include <trace/events/ext4.h>
#pragma GCC pop_options
```

$ head -5 Makefile
VERSION = 4
PATCHLEVEL = 1
SUBLEVEL = 21
EXTRAVERSION =
NAME = Series 4800

[kenz_san]

mt08 さん

確認ありがとうございます。同様にヘッダをすべて push_options / pop_options で囲ってみましたが、エラーは解消されませんでした。。

ソース、コンパイラはともに最新のコミットを利用しているため、差異はないはずなのですが。。

エラーの発生していた `ext4_exit_mballoc` と対になる `ext4_init_mballoc` を push_options / pop_options で `O1` にしたらコンパイルは通った（ `O2` ではダメでした）のですが、また別のエラーが、、

```
LD init/built-in.o
fs/built-in.o: 関数 `kmalloc_large' 内:
/home/tkenji/Workspace/raspi/linux-rpi-4.1.y/raspi-build/../include/linux/slab.h:361: `____ilog2_NaN' に対する定義されていない参照です
/home/tkenji/Workspace/raspi/linux-rpi-4.1.y/raspi-build/../include/linux/slab.h:361: `____ilog2_NaN' に対する定義されていない参照です
make[2]: *** [vmlinux] Error 1
```

エラー自体は既知の問題のようなので（多くの情報はgccのバグとして解決済みになっているようですが、、）回避策を探ってみます。

[kenz_san]

`____ilog2_NaN` については、最終的に削除することで対処しました。

コンパイルしたカーネルをQEMUで起動し、最適化のかかっていない状態でデバッグできるようになりました。ありがとうございます。