嵌入式Linux启动时间优化的秘密之三-内核

　　本文主要讲述嵌入式Linux启动时间优化的秘密之三-内核，我们继续上篇没有讲完的嵌入式Linux启动时间优化方法，本文主要会讲内核系统。想看上一篇的请查看本文结尾的链接。

　　内核

　　1.有用的调试手段

　　1. 1 内核初始化度量函数

　　要找出最长执行时间的内核初始化函数，请在内核命令行中添加initcall_debug。将内核日志中得到如下日志：

　　如使用initcall_debug可能需要在内核配置中使用CONFIG_LOG_BUF_SHIFT增加日志缓冲区的大小。还可能需要使能CONFIG_PRINTK_TIME和CONFIG_KALLSYMS。

　　1.2 使用内核启动图进行有目的的优化

　　使用initcall_debug可以生成启动图，从而轻松查看哪些内核初始化函数需要最多时间来执行。

　　复制dmesg命令的输出并将其粘贴到文件中（我们将其称为启动日志boot.log）

　　在开发工作站上，在内核源代码中运行scripts / bootgraph.pl脚本：scripts / bootgraph.pl boot.log》 boot.svg

　　现在可以使用矢量图形编辑器（例如inkscape）打开启动图：

　　首先从花费最长时间的功能开始尝试优化。对于每个功能：

　　在内核源代码中查找其定义。

　　可以使用Elixir（参考https://elixir.bootlin.com）。

　　注意：某些函数名称可能不存在，名称与modulename_init相对应。然后，在相应的模块中查找初始化代码。

　　删除不必要的功能：

　　通过查看相应源目录中的Makefile，找到哪个内核配置参数可编译代码。

　　延后加载处理：

　　查找功能所属的模块（如果有）。如果可能，请稍后加载此模块。

　　优化必要的功能：

　　查找可以用于减少探测时间的参数，并查找module_param宏。

　　查找延迟循环和对名称中包含delay的函数的调用， 可以减少此类延迟，并查看代码是否仍然有效。

　　1.3 减小内核尺寸

　　首先，我们专注于在不删除功能的情况下缩小尺寸

　　主要机制是使用内核模块

　　将启动时不需要的所有内容编译为模块

　　有两个好处：内核更小且加载速度更快，初始化代码更少

　　删除用户空间不需要的功能：

　　CONFIG_KALLSYMS，CONFIG_DEBUG_FS，CONFIG_BUG

　　用专为嵌入式系统设计的功能：CONFIG_SLOB，CONFIG_EMBEDDED

　　然后考虑内核压缩的方式：

　　根据存储读取速度和CPU解压缩内核之间的平衡，需要对不同的压缩算法进行测试。还建议在内核优化过程结束时尝试压缩选项，因为结果可能会因内核大小而异。

　

　　Lzo和Gzip似乎是最好的解决方案。 但这结果取决于存储和CPU性能，故在决定方案是务必进行测试。

　　另外内核的编译选项也有可以优化的可能：

　　CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE：可以使用gcc -Os而不是gcc -O2编译内核。

　　这样的优化会优先考虑代码大小，但会牺牲代码速度。

　　结果：初始引导时间更好（较小的启动时间），但是较慢的内核代码可能会使性能降低。系统运行速度会变慢！

　　1.4 延迟驱动程序和初始化调用

　　如果有点功能无法编译为模块（例如，网络或模块子系统），可以尝试推迟执行。内核不会缩小，但某些初始化将被推迟，所以启动变快。通常，您可以修改probe（）函数以返回-EPROBE_DEFER，直到它们准备好运行为止。

　　有关支持此功能的详细信息，请参见

　　https://lwn.net/Articles/485194/。

　　1.5 关闭控制台输出

　　控制台输出实际上要花费很多时间（非常慢的设备）。 产品中可能不需要。通过在内核命令行中传递quiet参数来禁用它。但仍然可以使用dmesg获取内核消息。这一步一般建议等最后一步再做，否则将损失控制台进行调试。

　　1.6 预置jiffy

　　每次引导时，Linux内核都会校准延迟循环（用于udelay（）函数）。这将测量每个jiff y（lpj）值的循环次数。只需要测量一次！在内核启动消息中找到 lpj值：

　　Calibrating delay loop.。。 996.14 BogoMIPS （lpj=4980736）

　　然后将lpj = 《value》添加到内核命令行：

　　Calibrating delay loop （skipped） preset value.。 996.14 BogoMIPS （lpj=4980736）

　　1.7 多处理器

　　SMP初始化很慢，即使您只有一个核心CPU，通常也会在默认配置中启用它（默认配置应支持多个系统）。因此，如果只有一个CPU内核，请确保将其禁用。BeagleBone Black上的结果：压缩内核大小：-188 KB

　　要节省最后的毫秒数，您可能需要删除不必要的功能：

　　CONFIG_PRINTK = n与quiet命令行参数具有相同的效果，但是您无权访问内核消息。但是，您将拥有一个非常小的内核。

　　在Thumb2模式下编译内核：CONFIG_THUMB2_KERNEL（任何ARM工具链都可以做到）。

　　模块装卸

　　块层（Block layer）

　　网络堆栈

　　USB堆栈

　　电源管理功能

　　CONFIG_SYSFS_DEPRECATED

　　输入：键盘/鼠标/触摸屏

　　减少CONFIG_LEGACY_PTY_COUNT的值或设置pty.legacy_count内核参数.

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