OpenHarmony标准系统开机时长优化

简介

万物互联时代，产品性能至关重要，而系统启动时间是系统性能的重要组成部分，因为用户必须等待系统启动完成后才能使用设备。对于经常需要进行冷启动的汽车等设备而言，较短的启动时间至关重要（没有人喜欢在等待几十秒后才能输入导航目的地），在金融交易设备、电子商务服务器、实时通信设备同样也有较高的应用场景，那我们该如何在OpenAtom OpenHarmony（简称OpenHarmony ）标准系统现有的能力下，完成秒级开机？本文由深圳市优博终端科技有限公司的研发同学介绍一套关于优化OpenHarmony标准系统开机时长优化的方案，通过对硬件、Kernel、 Framework的相应优化让系统开机时长尽量缩短。

效果展示

下面给出系统开机时长优化前后的对比效果视频，优化前的开机时长在18秒左右，优化后的开机时间在7秒左右。

开发环境

硬件平台：RK3588

系统版本：OpenHarmony 3.1 Release

开发语言：C、 C++

四步带你体验OpenHarmony标准系统开机时长优化

一、调整硬件资源使用率

调整硬件资源相应配置参数使之尽可能地达到最优运行状态，这里所指的硬件资源是指 RAM、FLASH。

RAM：运存的调优需要根据厂商的指导文档在设备树文件<.dtsi文件>中进行调整，比如设定运存的时钟频率 memory-frequency、设定内存带宽 memory-bandwidth、内存时序 memory-timings 等，Kernel 层可以对 swappiness、dirty_ratio、dirty_background_ratio、min_free_kbytes等相应值进行调整，来达到运存的性能调优。

FLASH：比如对 physical_block_size 项进行调整，目前 OpenHarmony 采用的文件系统为 ext4，可以在熟悉ext4文件系统后，然后对其中缓存、模式、压缩、清理等方向进行调优。减少KMSG与HiLog 日志输出，调整其输出等级。

二、Kernel 启动时长优化

Kernel 启动阶段会进行硬件检测、驱动加载、文件系统挂载、设置网络等，其中耗时比较长的基本上为驱动加载，因为这中间会有重复尝试跟 Sleep 的时间，需要重点关注，在 Kernel 启动的过程中可以将一些无用的子系统进行裁剪，比如 bootchart。

三、系统框架启动时长优化

在系统层启动时，需要启动很多服务，可以采用并行启动系统必要服务，延迟启动非必要服务，这些服务从加载到启动完成、其中比较耗时的有 so 加载，可采用多线程的方式对其进行加载，下面贴出多线程加载多个 so 文件的 Demo 代码；

#include <iostream>
#include <dlfcn.h>
#include <thread>
#include <vector>
#include <string>
void thread_func(void* handle){
    // 空函数
}
int main(){
    std::vector<std::string> lib_names = {"mpp1.so", "mpp2.so", "mpp3.so"};
    std::vector<void*> handles;
    for (const auto& lib_name : lib_names) {
        void* handle = dlopen(lib_name.c_str(), RTLD_LAZY);
        if (handle == nullptr) {
            std::cerr << "Error loading library " << lib_name << ": " << dlerror() << std::endl;
            return 1;
        }
        handles.push_back(handle);
    }
    std::vector<std::thread> threads;
    for (const auto& handle : handles) {
        threads.emplace_back(thread_func, handle);
    }
    for (auto& thread : threads) {
        thread.join();
    }
    for (const auto& handle : handles) {
        dlclose(handle);
    }
    return 0;
}

如果发现加载的单个so文件过大时，可采用多线程分段加载此so 文件。

四、开机动画显示优化

优化思路大致为进入 bootAnimation 的 main 函数后，将动画图片采用数组或者链表的方式进行预加载，开启每秒60帧的刷新率，此处为什么要开60帧，因为如果设定为30帧时，出现掉帧的情况后，会出现肉眼可见的卡顿。当图片播放完成后，延迟几百毫秒左右再进入桌面，因为Launcher 加载已安装的 app ，需要一定的时间。下面是开机动画优化的部分内容：

1. 提高开机动画、渲染进程优先级；

"services" : [{
        "name" : "render_service",
        "path" : ["/system/bin/render_service"],
        "uid" : "root",
        "importance" : -20,
        "gid" : ["system", "shell", "uhid", "root"]
    }, {
        "name" : "bootanimation",
        "path" : ["/system/bin/bootanimation"],
        "once" : 1,
        "importance" : -20,
        "uid" : "root",
        "gid" : ["system", "shell", "uhid", "root"]
    }
]

2. 提前加载开机动画图片；

ReadZipFile(BOOT_PIC_ZIP, imageVector_, jsonConfig);
imgVecSize_ = static_cast<int32_t>(imageVector_.size());
if (imgVecSize_ <= 0) {
    PostTask(std::bind(&AppExecFwk::EventRunner::Stop, runner_));
    LOGE("zip pic num is 0.");
    return;
}
 
SortZipFile(imageVector_);

3. 指定开机动画显示帧率；

OHOS::Rosen::VSyncReceiver::FrameCallback fcb = {
    .userData_ = this,
    .callback_ = std::bind(&BootAnimation::onVsync, this),
};
int32_t changefreq = static_cast<int32_t>((1000.0 / freq_) / 16);
ret = receiver_->SetVSyncRate(fcb, changefreq);

开机优化需要借助一些工具来分析比如串口工具、bootchart 生成的可视化图表来进行分析。

OpenHarmony 标准系统默认集成了bootchart,下面介绍如何使用bootchart 工具来获取开机性能数据及生成性能图片：

(1) 开机完成后，运行 hdc_std shell

(2) 运行 begetctl bootchart enable

(3) 运行 reboot 或者断电重启

(4) 运行 begetctl bootchart stop

(5) 运行 begetctl bootchart disable

(6) 进入到/data/bootchart/文件夹下查看是否有

(7) header、proc_diskstats.log、proc_ps.log、proc_stat.log

(8) 在/data/bootchart/目录下执行命令：tar -czf bootchart.tgz *

(9) 将bootchart.tgz 导出到本地磁盘上

(10) hdc_std file recv /data/bootchart/bootchart.tgz ./

(11) 生成开机性能图片 java -jar bootchart.jar bootchart.tgz

上面的bootchart.jar 需要下载源码去编译生成或者下载他人已经编译好的jar包。源码下载地址 https://sourceforge.net/projects/bootchart/ 。

下图为 bootchart 生成的 OpenHarmony性能可视化视图。

总结

通过本篇文章介绍，您对OpenHarmony标准系统下性能优化的功能应该有了初步的了解。如果您对本篇文章内容感兴趣，可以根据本篇文章介绍进行研究和使用。同时也欢迎更多开发者与我们共享开发成果，分享技术解读与经验心得。