Uboot+Linux启动时间优化

动机

设备启动时间往往是项目立项时的一项重要技术指标。快速的启动时间意味着设备宕机时间的缩短，系统的快速恢复，也能改善用户使用时的体验感受，是一项重要的市场竞争力。

准备

优化启动时间之前，我们首先要了解下我们设备的主要启动流程，如下图所述，设备启动流程主要包含：硬件、bootloader、操作系统和应用程序4个部分。

硬件部分包括：

• 电源、时钟、复位时序、存储介质以及其他系统启动时需要依赖的外设等；

Bootloader（此处为UBoot）包括：

• CPU、cache、网卡、存储的复位解复位时序、配置流程，启动OS镜像的获取、以及OS的引导跳转等；

操作系统（此处为Linux）包括：

• Linux Kernel、设备驱动、文件系统、根文件系统、板级驱动包BSP等；

应用程序包括：

• 各种服务进程的上电初始化。

另外，在着手优化启动时间之前，我们要对现状有所了解，以帮助我们对启动的各个环节进行检查、度量。

首先我们要打开uboot和Linux Kernel的调试打印开关，保证打印打印到串口。

修改uboot配置，如下：

//#define CONFIG_SILENT_CONSOLE

#define DEBUG

在uboot shell或者cmdline中中设置Linux Kernel打印级别

setenv loglevel 7

然后通过下面的几种方法对启动时间进行度量。

记录每条打印的打印时间戳

telnet 192.166.100.3 10006 | ts "%H:%M:%.S"

telnet 192.166.100.3 10006 | while read pong; do echo "$(date +"%T.%N"): $pong"; done

记录每条打印的相对时间戳

telnet 192.166.100.3 10006 | ts -i "%H:%M:%.S"

针对linux Kernel，还可以配置CONFIG_PRINTK_TIME=y使能内核的日志时间戳功能。

本文只讨论bootloader和Kernel部分的优化方法。

优化

Uboot

• flash CS时序优化
• 版本Flash文件系统从JFFS2切换到UBIFS
• UBIFS/MTD优化
• UBOOT 配置裁剪
• 串口打印优化
• bootdelay优化
• 设备初始化时序优化
• 设备驱动优化

Kernel

• 内核配置裁剪
• 版本Flash文件系统从JFFS2切换到UBIFS

Initrd

• 根文件系统文件裁剪
• 压缩方式从gzip改为LZMA
• rcS优化

BSP

• 设备初始化时序优化
• Delay Device Init，从内核态转为由应用程序根据需要来并行设备初始化

实例

背景介绍：

本设备的引导方式为uboot+linux，OS镜像大小为31MB，存储在版本nor flash上，flash文件系统为JFFS2，内核镜像采用gzip方式压缩。优化前设备启动时间为186s左右，项目要求控制在90s以内。