很有用的速度優化：讓系統啟動速度更快

嵌入式產品中，系統啟動速度是很關鍵的指標，對系統啟動速度的最佳化，通常我們稱之為「快啟」。

要對系統啟動速度進行最佳化，首先要知道如何統計系統啟動的時間。

在下面介紹幾種統計核心啟動耗時的方法，以及對核心啟動速度最佳化的幾個方法。

一、啟動耗時統計

##printk time

開啟kernel配置：

kernel hacking --->
[*] Show timing information on printks

開啟後，每個printk的前面都會顯示時間戳

主要用來測量核心啟動過程各個階段的耗時

initcall_debug

#眾所周知，

kernel啟動時會執行不同等級的 initcall，而每個initcall的耗時也是可以統計的。

在kernel的cmdline中加入参数initcall_debug=1：

initcall_debug=1
setargs_nand=setenv bootargs console=${console} earlyprintk=${earlyprintk} root=${nand_root} initcall_debug=${initcall_debug} init=${init}

开启后，就能打印每个initcall函数调用及耗时。

bootgraph

内核自带了一个工具用于统计启动时间：scripts/bootgraph.pl

使用该工具需要打开内核配置CONFIG_PRINTK_TIME=y，并且在cmdline中加上"initcall_debug=1"

系统启动之后，执行命令：

dmesg|perl $(kernel_dir)/script/bootgraph.pl > out.svg

用浏览器查看out.svg文件，可以看到内核启动过程中各个阶段的耗时。

这个工具有点类似于perf的火焰图，可以统计启动各阶段的耗时。

bootchart

除了内核自带的工具，也有开源的工具可用：bootchart。

bootchart是一個用於linux啟動過程效能分析的開源軟體工具，在系統啟動過程自動收集CPU佔用率、進程等信息，並以圖形方式顯示分析結果，可用作指導優化系統啟動過程。

• 修改kernel cmdline。將其中的init修改為「init=/sbin/bootchartd」。
• 收集資訊。 bootchartd會從/proc/stat，/proc/diskstat，/proc/[pid]/stat中擷取訊息，經過處理後儲存為bootchart.tgz檔案
• 轉換圖片。在pc上透過pybootchartgui.py工具將bootchart.tgz轉換為bootchart.png，方便分析

#最後也會成圖片來做分析，例如：

bootchar主要用來測量掛載檔案系統到主應用程式啟動過程中的耗時

gpio+示波器

可以找一個在系統啟動過程中空閒的GPIO，在適當位置設定GPIO電平。

透過示波器抓取波形可以得到各階段耗時。

通常該方法被用來測量整個啟動的耗時，或是各階段的耗時，該方法也是用的比較多的。

二、核心最佳化方法

#kernel壓縮方式

kernel有不同的壓縮格式，常見的如gz、xz、lzma等。

不同的壓縮格式，解壓縮速度就不同，透過比較不同壓縮方式的啟動時間和flash佔用情況，選擇符合實際情況的，以此進行最佳化。

載入位置

核心映像可以由kernel自解壓縮，也可以由uboot進行解壓縮。

對於kernel自解壓縮的情況，如果壓縮過的kernel與解壓縮後的kernel位址衝突，則會先把自己複製到安全的地方，然後再解壓，防止自我覆蓋。這就需要耗費複製的時間。

即把載入位址和運行位址設定為不同位址，可以減少耗時。

核心裁剪

裁剪核心是必要的，如果核心鏡像太大，那麼解壓縮核心就需要很長時間，所以核心要盡量裁剪。

裁剪內核，可以減少解壓縮耗時。初始化內容少了，也會減少耗時。

因此裁剪核心時，要考慮將不需要的功能都去掉。

預設為lpj數值

LPJ也就是loops_per_jiffy，每次啟動都會計算一次，但如果沒有做修改的話，這個值每次啟動算出來都是一樣的，可以直接提供數值跳過計算。

如下log所示，有skipped，lpj由timer计算得来，不需要再校准calibrate了。

[ 0.019918] Calibrating delay loop (skipped), value calculated using timer frequency.. 48.00 BogoMIPS (lpj=240000)

如果没有skipped，则可以在cmdline中添加lpj=xxx进行预设

initcall优化

如前面提到,initcall耗时是可以打印出来的，在cmdline中设置initcall_debug=1，即可打印跟踪所有内核初始化过程中调用的顺序以及耗时。

[ 0.021772] initcall sunxi_pinctrl_init+0x0/0x44 returned 0 after 9765 usecs
[ 0.067694] initcall param_sysfs_init+0x0/0x198 returned 0 after 29296 usecs
[ 0.070240] initcall genhd_device_init+0x0/0x88 returned 0 after 9765 usecs
[ 0.080405] initcall init_scsi+0x0/0x90 returned 0 after 9765 usecs
[ 0.090384] initcall mmc_init+0x0/0x84 returned 0 after 9765 usecs

根据打印信息，可以对耗时较多的initcall进行优化。

内核initcall_module并行

initcall有很多等级，但比较耗时的是module。

如果是多核，可以考虑将module_initcall并行执行来节省时间。

目前内核do_initcalls是一个一个按照顺序来执行，可以修改成新建内核线程来执行

减少pty/tty个数

加入initcall打印之后，发现pty/tty init耗时很多，可减少个数来缩短init时间。

initcall pty_init+0x0/0x3c4 returned 0 after 239627 usecs
initcall chr_dev_init+0x0/0xdc returned 0 after 36581 usecs

内核module

只把必须要加进内核的才编译进内核，其他的编译成模块。

例如将必要的clock、tty、pinctrl等编译进内核

三、其他最佳化

#uboot

#如果是RISC-V架構，可以考慮去掉

uboot

。 XIP

xip：eXecute In Place。即晶片內執行，是指

CPU

直接從記憶體讀取程式碼執行，而不用再讀到記憶體。 一般我們的程式都是放到flash中，當系統啟動時，把程式從flash拷貝到ddr中執行，而xip技術則不需要拷貝程式到

ddr###，所以速度會很快。 ###

這項技術是必須要晶片支援才行，可以看看晶片手冊中對SPI的描述是否支援XIP功能。

四、總結

#以上對系統啟動速度的最佳化，歸根究底是提供一些思路、一些方法。

要最佳化啟動速度，通常來說需要對整個系統的啟動有比較深入的了解。

優化無止境，需要根據目標來進行最佳化，綜合考慮啟動速度和效果。

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以上是很有用的速度優化：讓系統啟動速度更快的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！