매우 유용한 속도 최적화: 시스템 시작을 더 빠르게 만듭니다.-리눅스 운영 및 유지 관리-php.cn

매우 유용한 속도 최적화: 시스템 시작을 더 빠르게 만듭니다.

嵌入式Linux充电站

풀어 주다： 2023-07-31 15:11:23

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1536명이 탐색했습니다.

임베디드 제품에서는 시스템 시작 속도가 핵심 지표입니다. 시스템 시작 속도 최적화는 일반적으로 "빠른 시작'. 快启”。

要对系统启动速度进行优化，首先要知道如何统计系统启动的时间。

下面介绍几种统计内核启动耗时的方法，以及对内核启动速度优化的几个方法。

一、启动耗时统计

printk time

打开kernel配置：

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

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打开后，每个printk的前面都会显示时间戳

主要用来测量内核启动过程各个阶段的耗时

initcall_debug

众所周知，kernel启动时会执行不同等级的initcall，而每个initcall

시스템 시작 속도를 최적화하려면 먼저 🎜시스템 시작 시간을 계산하는 방법을 알아야 합니다. 🎜🎜다음은 🎜커널 시작 시간을 계산하는 여러 가지 방법과 🎜커널 시작 속도를 최적화하는 여러 가지 방법을 소개합니다. 🎜

1. 시작 시간이 많이 소요되는 통계< /span>

printk time

🎜Open 커널 구성: 🎜

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

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🎜열고 나면 타임스탬프가 각 printk 앞에 표시됩니다🎜

주로 커널 시작 프로세스의 각 단계에서 소요되는 시간을 측정하는 데 사용됩니다🎜

< h3 data -tool="mdnice editor" style="margin-top: 30px;margin-bottom: 15px;font-weight:bold;font-size: 20px;">< /span>initcall_debug🎜우리 모두 알고 있듯이 커널은 initcall 및 각 initcall시간 소모도 계산할 수 있습니다. 🎜

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}

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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

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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。

Bootchart는 Linux 시작 프로세스의 성능 분석에 사용되는 오픈 소스 소프트웨어 도구입니다. 시스템 시작 프로세스 중에 CPU 사용량, 프로세스 및 기타 정보를 자동으로 수집하고 분석 결과를 그래픽으로 표시하여 안내하고 최적화하는 데 사용할 수 있습니다. 시스템 시작 프로세스.

수정커널 cmdline. init가 "init=/sbin/bootchartd". kernel cmdline。将其中的init修改为“init=/sbin/bootchartd”。
收集信息。bootchartd会从/proc/stat，/proc/diskstat，/proc/[pid]/stat中采集信息，经过处理后保存为bootchart.tgz文件
转换图片。在pc上通过pybootchartgui.py工具将bootchart.tgz转换为bootchart.png

정보를 수집하세요. bootchartd는 /proc/stat,/proc/diskstat,/proc/[pid]/stat는 정보를 수집하여 bootchart.tgz 파일

🎜🎜그림을 변환합니다. PC pybootchartgui.py이 도구는 bootchart.tgz로 변환bootchart.png, 분석에 편리합니다🎜🎜🎜🎜마지막으로 그림으로도 변환됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.🎜

bootchar가 주로 사용됩니다. 기본 애플리케이션 시작 프로세스에 파일 시스템을 마운트하는 데 걸리는 시간을 측정하세요bootchar主要用来测量挂载文件系统到主应用程序启动过程中的耗时

gpio+示波器

可以找一个在系统启动过程中空闲的GPIO，在适当位置设置GPIO电平。

通过示波器抓取波形可以得到各阶段耗时。

通常该方法被用来测量整个启动的耗时，或者各阶段的耗时，该方法也是用的比较多的。

二、内核优化方法

kernel压缩方式

kernel有不同的压缩格式，常见的如gz、xz、lzma

gpio+오실로스코프

찾을 수 있습니다 시작 중 시스템 유휴 상태GPIO, 여기서 적절한 위치 설정GPIO 수준.

🎜오실로스코프로 파형을 캡쳐하여 각 단계의 소요시간을 알 수 있습니다. 🎜🎜보통 이 방법은 🎜전체 스타트업의 시간, 또는 각 단계의 시간을 측정🎜하는 데 사용됩니다. 🎜

2. 커널 최적화 방법

커널 압축 방법

🎜커널에는 다양한 압축 형식이 있으며, 일반적인 압축 형식은 gz,

xz< /code>, <code style="font-size: 14px;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px; background-color: rgba(27, 31 , 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">lzma

등. . 🎜🎜🎜압축 형식마다 압축 해제 속도가 다릅니다🎜 다양한 압축 방법의 시작 시간과 플래시 사용량을 비교하여 실제 상황에 맞는 것을 선택하고 최적화하세요. 🎜

로드 위치

커널 이미지는 다음으로 결정될 수 있습니다: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break -all;color: rgb(239, 112, 96);"> 커널 자동 추출, uboot< /code> 압축을 풉니다. <code style="font-size: 14px;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px;background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">kernel自解压，也可以由uboot进行解压。

对于kernel自解压的情况，如果压缩过的kernel与解压后的kernel地址冲突，则会先把自己复制到安全的地方，然后再解压，防止自我覆盖。这就需要耗费复制的时间。

即把加载地址和运行地址设置为不同地址，可以减少耗时。

内核裁剪

裁剪内核是必要的，如果内核镜像太大，那么解压内核就需要很长时间，所以内核要尽量裁剪。

裁剪内核，可以减少解压耗时。初始化内容少了，也会减少耗时。

因此裁剪内核时，要考虑将不需要的功能都去掉。

预设置lpj数值

LPJ也就是loops_per_jiffy

커널 자동 추출 상황, 압축된 경우 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">커널 및 압축 해제 커널 주소 충돌이 발생하면 먼저 넣습니다. 자체 덮어쓰기를 방지하려면 안전한 장소에 복사한 후 압축을 풀어주세요. 이를 위해서는 시간이 많이 걸리는 복사가 필요합니다. 🎜🎜로드 주소와 실행 주소를 서로 다른 주소로 설정하면 시간 소모를 줄일 수 있습니다. 🎜🎜🎜🎜커널 자르기🎜🎜🎜🎜커널 자르기는 필요합니다. 커널 이미지가 너무 크면 커널 압축을 푸는 데 시간이 오래 걸리므로 커널을 최대한 자르는 것이 좋습니다. 🎜🎜압축 해제 시간을 줄이기 위해 커널을 자릅니다. 초기화 내용이 줄어들면 시간 소모도 줄어듭니다. 🎜🎜따라서 커널을 다듬을 때 불필요한 기능을 모두 제거하는 것을 고려하세요. 🎜🎜🎜🎜사전 설정 lpj 값🎜🎜🎜🎜

LPJ < /code>즉, <code style="font-size: 14px;padding: 2px 4px;border-radius: 4px;margin-right: 2px;margin-left: 2px; background-color: rgba(27, 31, 35, 0.05);font-family: "Operator Mono", Consolas, Monaco, Menlo, monospace;word-break: break-all;color: rgb(239, 112, 96);">loops_per_jiffy

, 모든 시작할 때마다 한 번씩 계산되지만, 수정하지 않으면 시작할 때마다 값이 동일합니다. 값을 직접 제공하여 계산을 건너뛸 수 있습니다. 🎜

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)

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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

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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

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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、其他优化

uboot

如果是RISC-V架构，可以考虑去掉uboot。RISC-V架构，可以考虑去掉uboot。

XIP

xip：eXecute In Place。即芯片内执行，是指CPU直接从存储器中读取程序代码执行，而不用再读到内存中。

一般我们的程序都是放到flash中，系统启动时，把程序从flash拷贝到ddr中执行，而xip技术则不需要拷贝程序到ddr

🎜🎜XIP🎜🎜🎜🎜xip：eXecute In Place。即芯文内执行，是指CPU直接从存储器中读取程序代码执行，而不用再读到内存中。🎜🎜一般我们的程序道是放到플래시中，系统启动时，把程序从플래시拷贝到ddr中执行，而xip技术则不需要拷贝程序到ddr,所以速島会很快。🎜

이 기술은 칩에서 지원되어야 합니다. SPI的描述是否支持XIP 기능은 칩 매뉴얼에서 확인할 수 있습니다.