本文主要講述嵌入式Linux啟動(dòng)時(shí)間優(yōu)化的秘密之三-內(nèi)核，我們繼續(xù)上篇沒(méi)有講完的嵌入式Linux啟動(dòng)時(shí)間優(yōu)化方法，本文主要會(huì)講內(nèi)核系統(tǒng)。想看上一篇的請(qǐng)查看本文結(jié)尾的鏈接。

　　內(nèi)核

　　1.有用的調(diào)試手段

　　1. 1 內(nèi)核初始化度量函數(shù)

　　要找出最長(zhǎng)執(zhí)行時(shí)間的內(nèi)核初始化函數(shù)，請(qǐng)?jiān)趦?nèi)核命令行中添加initcall_debug。將內(nèi)核日志中得到如下日志：

　　如使用initcall_debug可能需要在內(nèi)核配置中使用CONFIG_LOG_BUF_SHIFT增加日志緩沖區(qū)的大小。還可能需要使能CONFIG_PRINTK_TIME和CONFIG_KALLSYMS。

　　1.2 使用內(nèi)核啟動(dòng)圖進(jìn)行有目的的優(yōu)化

　　使用initcall_debug可以生成啟動(dòng)圖，從而輕松查看哪些內(nèi)核初始化函數(shù)需要最多時(shí)間來(lái)執(zhí)行。

　　復(fù)制dmesg命令的輸出并將其粘貼到文件中（我們將其稱(chēng)為啟動(dòng)日志boot.log）

　　在開(kāi)發(fā)工作站上，在內(nèi)核源代碼中運(yùn)行scripts / bootgraph.pl腳本：scripts / bootgraph.pl boot.log》 boot.svg

　　現(xiàn)在可以使用矢量圖形編輯器（例如inkscape）打開(kāi)啟動(dòng)圖：

　　首先從花費(fèi)最長(zhǎng)時(shí)間的功能開(kāi)始嘗試優(yōu)化。對(duì)于每個(gè)功能：

　　在內(nèi)核源代碼中查找其定義。

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

　　注意：某些函數(shù)名稱(chēng)可能不存在，名稱(chēng)與modulename_init相對(duì)應(yīng)。然后，在相應(yīng)的模塊中查找初始化代碼。

　　刪除不必要的功能：

　　通過(guò)查看相應(yīng)源目錄中的Makefile，找到哪個(gè)內(nèi)核配置參數(shù)可編譯代碼。

　　延后加載處理：

　　查找功能所屬的模塊（如果有）。如果可能，請(qǐng)稍后加載此模塊。

　　優(yōu)化必要的功能：

　　查找可以用于減少探測(cè)時(shí)間的參數(shù)，并查找module_param宏。

　　查找延遲循環(huán)和對(duì)名稱(chēng)中包含delay的函數(shù)的調(diào)用， 可以減少此類(lèi)延遲，并查看代碼是否仍然有效。

　　1.3 減小內(nèi)核尺寸

　　首先，我們專(zhuān)注于在不刪除功能的情況下縮小尺寸

　　主要機(jī)制是使用內(nèi)核模塊

　　將啟動(dòng)時(shí)不需要的所有內(nèi)容編譯為模塊

　　有兩個(gè)好處：內(nèi)核更小且加載速度更快，初始化代碼更少

　　刪除用戶(hù)空間不需要的功能：

　　CONFIG_KALLSYMS，CONFIG_DEBUG_FS，CONFIG_BUG

　　用專(zhuān)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能：CONFIG_SLOB，CONFIG_EMBEDDED

　　然后考慮內(nèi)核壓縮的方式：

　　根據(jù)存儲(chǔ)讀取速度和CPU解壓縮內(nèi)核之間的平衡，需要對(duì)不同的壓縮算法進(jìn)行測(cè)試。還建議在內(nèi)核優(yōu)化過(guò)程結(jié)束時(shí)嘗試壓縮選項(xiàng)，因?yàn)榻Y(jié)果可能會(huì)因內(nèi)核大小而異。

　　Lzo和Gzip似乎是最好的解決方案。 但這結(jié)果取決于存儲(chǔ)和CPU性能，故在決定方案是務(wù)必進(jìn)行測(cè)試。

　　另外內(nèi)核的編譯選項(xiàng)也有可以?xún)?yōu)化的可能：

　　CONFIG_CC_OPTIMIZE_FOR_SIZE：可以使用gcc -Os而不是gcc -O2編譯內(nèi)核。

　　這樣的優(yōu)化會(huì)優(yōu)先考慮代碼大小，但會(huì)犧牲代碼速度。

　　結(jié)果：初始引導(dǎo)時(shí)間更好（較小的啟動(dòng)時(shí)間），但是較慢的內(nèi)核代碼可能會(huì)使性能降低。系統(tǒng)運(yùn)行速度會(huì)變慢！

　　1.4 延遲驅(qū)動(dòng)程序和初始化調(diào)用

　　如果有點(diǎn)功能無(wú)法編譯為模塊（例如，網(wǎng)絡(luò)或模塊子系統(tǒng)），可以嘗試推遲執(zhí)行。內(nèi)核不會(huì)縮小，但某些初始化將被推遲，所以啟動(dòng)變快。通常，您可以修改probe（）函數(shù)以返回-EPROBE_DEFER，直到它們準(zhǔn)備好運(yùn)行為止。

　　有關(guān)支持此功能的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見(jiàn)

　　https://lwn.net/Articles/485194/。

　　1.5 關(guān)閉控制臺(tái)輸出

　　控制臺(tái)輸出實(shí)際上要花費(fèi)很多時(shí)間（非常慢的設(shè)備）。 產(chǎn)品中可能不需要。通過(guò)在內(nèi)核命令行中傳遞quiet參數(shù)來(lái)禁用它。但仍然可以使用dmesg獲取內(nèi)核消息。這一步一般建議等最后一步再做，否則將損失控制臺(tái)進(jìn)行調(diào)試。

　　1.6 預(yù)置jiffy

　　每次引導(dǎo)時(shí)，Linux內(nèi)核都會(huì)校準(zhǔn)延遲循環(huán)（用于udelay（）函數(shù)）。這將測(cè)量每個(gè)jiff y（lpj）值的循環(huán)次數(shù)。只需要測(cè)量一次！在內(nèi)核啟動(dòng)消息中找到 lpj值：

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

　　然后將lpj = 《value》添加到內(nèi)核命令行：

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

　　1.7 多處理器

　　SMP初始化很慢，即使您只有一個(gè)核心CPU，通常也會(huì)在默認(rèn)配置中啟用它（默認(rèn)配置應(yīng)支持多個(gè)系統(tǒng)）。因此，如果只有一個(gè)CPU內(nèi)核，請(qǐng)確保將其禁用。BeagleBone Black上的結(jié)果：壓縮內(nèi)核大小：-188 KB

　　要節(jié)省最后的毫秒數(shù)，您可能需要?jiǎng)h除不必要的功能：

　　CONFIG_PRINTK = n與quiet命令行參數(shù)具有相同的效果，但是您無(wú)權(quán)訪問(wèn)內(nèi)核消息。但是，您將擁有一個(gè)非常小的內(nèi)核。

　　在Thumb2模式下編譯內(nèi)核：CONFIG_THUMB2_KERNEL（任何ARM工具鏈都可以做到）。

　　模塊裝卸

　　塊層（Block layer）

　　網(wǎng)絡(luò)堆棧

　　USB堆棧

　　電源管理功能

　　CONFIG_SYSFS_DEPRECATED

　　輸入：鍵盤(pán)/鼠標(biāo)/觸摸屏

　　減少CONFIG_LEGACY_PTY_COUNT的值或設(shè)置pty.legacy_count內(nèi)核參數(shù).

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