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kernel启动优化

作者：printk 发布于：2015-4-30 8:42

抛砖引玉，手有余香

由于老衲技术水平有限，以下梦话可能会有很多漏洞，希望各位大拿发现bug后，以强大的知识理论碾压老衲，让贫僧能在痛苦中疯狂成长。

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由于老衲最近在做车载linux kernel优化，特别是对启动时间的优化，从一开始的漫无目的，到现在的算是了解的过程，下了很大功夫。

特别是优化到最后2s以内，每10ms的优化太让人吐血了。杂话不多说，开整。

工欲善其事，必先利其器。

要调整启动时间，肯定得需要一个比较精确的时间戳，常用的有直接在kernel的menuconfig中选中printk_time，这样每条log前面都会打出相应的时间。这个就可以直接在menuconfig中配置，比较方便。但是精度不太高，因为选中printk_time也会影响启动时间。

这里推荐使用ckermit，直接嵌套minicom，配置完了之后可以将log重定向到一个文件中，在文件中对每条log就有详细的时间戳。

ubuntu系统直接sudo apt-get  install ckemit

vim ~/.kermrc

set line /dev/ttyUSB0        #配置dbug串口                                                                                                                          
set speed 115200            #配置dbug uart速率
set carrier-watch off         #
set handshake none
set flow-control none      # 配置硬件流控 
robust
set file type bin
set file name lit
set rec pack 1000
set send pack 10000
set windows 5
set protocol xmodem
set protocol zmodem
set session-log TIMESTAMPED-TEXT # 配置log重定向格式
log session                    #将log写入文件session中，此文件位于~/session
connect                          #自动链接串口，如果不写这条命令，需在进入ckermit 命令行后输入 c 或 connect

:wq! #保存退出

执行 sudo kermit

进入ckermit并自动链接串口，ps:如果想从串口退出 按下 "Ctrl + \" 并输入 “q”

工具配置好后，放下，开始分析从哪优化

三军未动，粮草先行

kernel启动分为三部分

uboot引导 -> kernel载入启动 -> 挂载文件系统(跑初始化脚本)

1.uboot启动

对uboot不是很了解，希望有懂的大拿能协助我完成这部分内容。对这部分只是有点想法

首先，去除万恶的bootdelay，这部分最低也是1s。其次，去除不必要的在uboot部分启动的驱动，加入MMU（别问我为什么，关于加MMU这部分是另一位大神告诉我的，据说很有用，此处也希望各位大拿协助），跳过kernel的头部信息0-4k，直接从kernel的主启动部分down入内存。

首先要了解uboot是如何将kernel down入到内存中,根据硬件不同，uboot的配置也不同，但是优化点大同小异，本人使用的硬件平台如下

norflash:16m 放置uboot与kernel

emmc：4g 放置文件系统

Arm Cortex-A9架构的freescale imx6系列

所以在我的板子上，uboot需要将uImage从norflash中down入ram中。

那么，优化点来了。。。

拷贝数据肯定要用到memcpy，memset，特别是uImage还是比较大的（我裁剪完有2.9M），能将memcpy与memset的运行速度优化了，会直接减少启动时间，这里是用汇编写了一个memcpy 与 memset，众所周知，汇编的执行效率要大于C。此处大概优化几毫秒（这个地方是从2s 优化到 1.3s的过程中考虑到的。。）

2.kernel启动

首先uImage会有一个解压缩的过程，在编译的时候，会对uImage配置一个压缩算法，常用的有bz2,gzip,lzop，（貌似现在已经不支持bz2了）那么通过对比这几种压缩算法，找出一款最适合自己的。。。

Alogrithm          % remaining     MB/s Encoding  MB/s Decoding

gzip                         13.4                       21               %2

lzop                         20.5                      135                     410

bz2                          XX                         XX                       XX

由于历史悠久，老衲已经忘却了bz2的压缩信息，不过确是与gzip差不多

那么由此看出，最适合老衲的就是lzop，因为空间大小完全不用考虑，很足够，但是解压速率是gzip的四倍不到，已经很快了。

其次就是lpj 熟悉的人一看见他就有种跳过的冲动，这货就是kernel启动时，check一下子，没什么用，只要前期都ok了，这部分就是skip用的

关于lpj的值，可以通过打log去判断，每一个硬件环境，lpj的值基本不同。

以上都是小点，little point， 其实占用时间最长的  就是 启动kernel时 加载各个模块，跑各个probe所占用的时间

这部分分为三部：

1）内核裁剪，将用不着的模块干掉。

2）优化所需build-in的启动时间

这里需要详细说一下，有个技巧，就是在kernel目录下的 init/main.c中 do_initcalls函数中

            static void __init do_initcalls(void)                                                                                                                   
{
    initcall_t *fn;
    for (fn = __early_initcall_end; fn < __initcall_end; fn++){
    //  printk("==========================now will call : %p\n",fn);
        do_one_initcall(*fn);
    }   
}
将printk那行打开即可。

这里会调到所有注册在module_init段中的函数

换句话说就是你需要编译的module都会在这调用。那么就会很方便的 查看出哪个模块占用多少时间。从而去针对性的优化。

其他的 都是一些简单的，比如说优化log等级，优化开机logo，将无用模块搬入文件系统启动。(类似于延时启动)

3.文件系统优化

水太深，老衲用的还是比较旧的

由于各个文件系统不同，启动sequence也不一样。业内公认启动最快的是systemd，因为这货竟然是并发启动。

由于板子不同，需求不同，所以每个不同的系统的优化肯定有很多不同之处

希望大家多多讨论，将我没有 涉及到的，或者优化的不对的地方翻出来，一起研究研究。

以上。

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