嵌入式Linux启动优化手记2 U…

参考一下

原文地址：U-boot优化">嵌入式Linux启动优化手记2 U-boot优化作者：ZhaoJunling

既然不能使用新的U-boot,那就优化一点是一点，慢慢干吧。

1.去掉启动时的按键等待

U-boot 启动的时候出现一个 Hit any key to stop
autoboot 不爽，干吗要停上1秒？虽然可以通过设置参数bootdelay=0来关掉这个延时，但这样做了以后就再也进不去U-boot了，更烦。检查代码，发现是在main.c函数int
abortboot(int bootdelay)来干这个活的，好吧，改掉它

static __inline__ int
abortboot(int bootdelay)
    {
      
 int abort = 0;
      
 char inputkey;

if
(tstc())
      
 { 
         
  inputkey =
getc(); 
         
  abort = (inputkey == 'u');

}
#ifdef CONFIG_SILENT_CONSOLE
     
 if (abort)
       
  gd->flags
&= ~GD_FLG_SILENT;
#endif
      
 return abort;
   }

这样，就不需要等待了，如果想进入U-boot,就在上电的时候按住u吧，把它改成一个固定的键而不是任意键，因为串口线很容易受到干扰，如果是任意键的话，运行时即使不想进去有时也会进入U-boot的命令行。

2.去掉网卡的初始化

每次上电，U-boot
都会初始化网卡，其实这根本不需要，把配置文件中

#define
CONFIG_MII   1

去掉，启动时就不会初始化了，需要使用TFTP时，它会自动初始化，又节省了3.4秒的启动时间。

3.智能读取OS
Image

U-boot 通过nand read 来读取OS
Image，通常为了避免麻烦，我们设置的读取长度要比实际OS长度长一些，多读的那部分纯粹是浪费CPU时间,能不能精确判断读取长度呢，当然可以，为了不影响系统的正常功能，扩展一个nand
read.os 指令来读取，修改方法如下：

在 nand_read_options_t
里面添加一个成员 int is_os_img

在函数 int do_nand(cmd_tbl_t
* cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])

修改读操作的判断语句，添加 !strcmp(s,
".os")，然后设置opts.is_os_img = !strcmp(s, ".os");大概修改后结果参考第7步代码。

    最后，在函数int
nand_read_opts(nand_info_t *meminfo, const nand_read_options_t
*opts)中修改

代码，检测如果opts->is_os_img == 1
并且是第一次读取（2024B）之后，检查度取得结果是否是OS
Image，如果是更新需要读取的长度，否则，也不需要再往下读了，直接返回错误就可以了U-boot优化" TITLE="[转载]嵌入式Linux启动优化手记2 U-boot优化" />

image_header_t  *hdr = (image_header_t
*)buffer;   
 
   
   
   
    if
(image_check_magic(hdr) &&
image_check_hcrc (hdr))
   
   
   
    {
   
   
   
   
    size_t ossz
= uimage_to_cpu(hdr->ih_size);//+
image_get_header_size();
   
   
   
   
    imglen =
ossz + + image_get_header_size();
   
   
   
   
    printf("##
Find valid OS image, at 0x%x, Size: %d Bytes = %d KBn",
   
   
   
   
   
   
   (unsigned int)mtdoffset, ossz,
ossz/1024);
   
   
   
    }
   
   
   
    else
   
   
   
    {
   
   
   
   
   
printf("Invalid OS image at 0x%xn", (unsigned
int)mtdoffset);
   
   
   
   
    return
-1;
   
   
   
    }

4.去掉OS Image
内存复制过程

使用 nand read 读取OS Image
后，U-boot 使用 bootm 指令来启动Linux,检查其实现代码

int do_bootm (cmd_tbl_t
*cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])

发现他会把已经读取到内存中的OS Image
在复制到一个指定的位置,OS Image 中的头部参数，这个值一般是固定的，本系统使用的是 0x70008000, 如果在 nand
read 时读到的内存位置恰好合适，就可以省掉这些毫秒数了，做法如下：

nand read.os 0x70007FC0
0x100000 0x500000

(其中 0x70007FC0 =
0x70008000 - sizeof(sizeof(image_header_t)))

然后在内存复制的地方（函数do_bootm中），加入修改，跳过内存复制

switch
(comp) {
    case
IH_COMP_NONE:
   
    if
(load_start == (ulong)os_hdr) {
   
   
    printf
("   XIP %s ... ",
type_name);
   
    } else
{
   
   
    if
(load_start != os_data)//位置不匹配，依然移动，否则就跳过此部
   
   
   
{
   
   
   
    printf
("   Loading %s ... ",
type_name);
   
   
   
    memmove_wd
((void *)load_start, (void *)os_data, os_len,
CHUNKSZ);
   
   
   
   
puts("OKn");
   
   
   
}
   
    }
   
    load_end =
load_start + os_len;

对于我们的Kernel,修改后大小是1.4M，省去这个搬移过程，节省了大约800ms的时间

5.减少内存初始化的时间

在U-boot 初始化时，在
start_armboot 函数中，多次使用到了
memset函数，其中最耗时的是在mem_malloc_init函数中调用memset 初始化 512K内存的调用，检查U-boot
1.3.4对memset的实现，发现是最简单的字节复制，把它改为按32bits复制的方式，这些memset
调用所花费的时间立即从202ms减少到了45ms

修改方法，再 string.c
中，找到memset函数，修改其实现（代码是从U-boot 2011.12 中复制过来的U-boot优化" TITLE="[转载]嵌入式Linux启动优化手记2 U-boot优化" />）

void * memset(void *
s,int c,size_t count)
    {
       
unsigned long *sl = (unsigned long *) s;
    
   unsigned long cl = 0;
       
char *s8;
    
   int i;
  
    
   if ( ((ulong)s
& (sizeof(*sl) - 1)) == 0) {
   
    
   for (i = 0; i <
sizeof(*sl); i++) {
   
   
    
   cl
<<= 8;
   
   
       
cl |= c & 0xff;
   
    
   }
    
  
    while (count
>= sizeof(*sl)) {
   
   
       
*sl++ = cl;
   
   
       
count -= sizeof(*sl);
   
       
}
       
}
   
    
   s8 = (char *)sl;
    
   while (count--)
   
    
   *s8++ = c;
    
   return s;
    }

6.减少NAND初始化时间

每次 U-boot
启动，发现NAND初始化需要大约3秒的时间，仔细追踪发现，在nand_base.c文件中nand_scan函数的最后一步return
this->scan_bbt
(mtd);最花费时间，这个scan_bbt扫描整个NAND并检查坏块，重建坏块表，在启动过程中，这个耗时的操作毫无意义，去掉这一步，让nand_scan
函数直接返回0就可以了。

7.添加Yaffs2支持

从网上各位前辈的论述中，都发现YAFFS比JFFS2要快，也决定测试一下，从YAFFS网站下载最新的代码，按照说明加入到Linux
中，重新编译内核，让内核支持YAFFS2（按照默认的选项就可以了），弄一个空的分区，格式化成YAFFS2格式，感觉的确比较快，把ROOTFS复制到这个分区，然后修改Linux启动参数让它把YAFFS2分区当作根分区启动，发现果然快了不少，初始化和挂载根分区仅需要370ms，比JFFS2的速度快多了，决定就采用YAFFS2作为根文件系统了。自己在u-boot中添加对yaffs2
image的支持

说起来容易，真正做起来还是很麻烦的，总是不能把yaffs2的image
烧写成功，不知道是Image不正确还是Uboot没改对，折腾了几天也没搞定，最后终于发现了一个第三方的工具

http://code.google.com/p/yaffs2utils/

下载，编译，制作Image,验证，OK,把新工具生成的IMAGE与YAFFS2自带的工具对照，发现YAFFS2自带的工具生成的IMAGE不正确，晕死。

重新修改UBoot,改了很少一部份代码，就可以了。

依然是在函数do_nand中修改，添加一个扩展
nand write.y 指令来写入Image：

按照惯例，YAFFS2的第一个块不使用，留给文件系统自己使用，在 nand_write_options_t 里面添加一个成员 int
skip_first_block;

在函数 int do_nand(cmd_tbl_t
* cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])

修改读写操作的判断语句，添加 !strcmp(s,
".y")，然后设置opts.is_os_img = !strcmp(s, ".os");大概修改后结果如下（红色部分）

s = strchr(cmd, '.');
   
    if (s !=
NULL && (!strcmp(s, ".jffs2") ||
!strcmp(s, ".e") || !strcmp(s, ".i") || !strcmp(s, ".os") || !strcmp(s,
".y")))
    {
   
   
    if (read)
{
   
   
   
   
   
   
   
   
nand_read_options_t opts;
   
   
   
   
memset(&opts, 0, sizeof(opts));
   
   
   
   
opts.buffer    =
(u_char*) addr;
   
   
   
   
opts.length    =
size;
   
   
   
   
opts.offset    =
off;
   
   
   
    opts.readoob
= 0;//remove this function.
   
   
   
    opts.is_os_img = !strcmp(s,
".os");
   
   
   
   
opts.quiet     
= quiet;
   
   
   
    ret =
nand_read_opts(nand, &opts);
   
   
   
   
//printf("call nand_read_opts buffer %lu len %lu offset %d off, ret
%dn", addr, size, off, ret);
   
   
    } else
{
   
   
   
   
   
   
   
   
nand_write_options_t opts;
   
   
   
   
memset(&opts, 0, sizeof(opts));
   
   
   
   
opts.buffer    =
(u_char*) addr;
   
   
   
   
opts.length    =
size;
   
   
   
   
opts.offset    =
off;
   
   
   
   
   
   
   
    if
(!strcmp(s, ".y"))
   
   
   
   
{
   
   
   
   
   
opts.pad    =
0;
   
   
   
   
   
opts.writeoob =
1;   
   
   
   
 
   
   
   
   
    //opts.noecc
= 1;
   
   
   
   
   
opts.skip_first_block = 1;
   
   
   
   
   
opts.autoplace = 1;
   
   
   
   
}
   
   
   
   
else
   
   
   
   
{

opts.pad    =
1;
   
   
   
   
}
   
   
   
   
opts.blockalign =
1;   
   
   
   
 
   
   
   
   
opts.quiet     
= quiet;
   
   
   
    ret =
nand_write_opts(nand, &opts);
   
   
    }
   
    } else if (s
!= NULL && !strcmp(s, ".oob"))
{...}

在函数nand_write_opts中相应修改

int
nand_write_opts(nand_info_t *meminfo, const nand_write_options_t
*opts)
    {
 
    
   int yaffs_skip_first =
opts->skip_first_block;

...

while ((imglen > 0)
&& (mtdoffset <
meminfo->size)) {

...
   
   
     
while (blockstart != (mtdoffset &
(~erasesize_blockalign+1))) {
   
  
  
   
    do {
   
                 
...
   
  
  
   
    } while
(offs < blockstart + erasesize_blockalign);

}

if (yaffs_skip_first)
   
  
  
    {
     
     
 
    
yaffs_skip_first = 0;
     
    
   
    mtdoffset +=
erasesize_blockalign;
   
    
     
   
continue;
   
          
}

readlen = meminfo->oobblock;
     
    
    if
(opts->pad &&
(imglen < readlen))

...
   
     
}

...

}

8.
其它一些优化措施

经过这些折腾之后，整个系统的启动时间大大加快，然后优化Linux自身的一些启动瓶颈

Linux的启动参数优化：加上了
lpj=99072，节约了几十个毫秒，加上quiet,节约了大约1秒时间

修改内核编译选项，把不需要的内核模块干掉

最后，Linux自身的启动速度约为1.1秒，整个系统的启动速度大约4秒多一点，初步达到了优化目标，系统的主要延时发生在U-boot
1.3.4的FLASH读取上，FLASH读取速度大约只有600KB/S。尝试把Uboot
2011.12的FLASH驱动移植到U-boot
1.3.4上，花费了几天时间，终于可以编译成功了，可惜经常出一些莫名其妙的错误，太不稳定，只好放弃。

以我的能力，U-boot优化到这里就到头了，正准备结束工作时，发现了另外一条可以加速系统启动的方法
可以继续尝试，让我最终把系统的启动时间减少到了1.7秒。

请看下篇U-boot优化" TITLE="[转载]嵌入式Linux启动优化手记2 U-boot优化" />