U-boot優(yōu)化是嵌入式Linux啟動優(yōu)化中最重要的一環(huán)

既然不能使用新的U-boot,那就優(yōu)化一點是一點，慢慢干吧。

1.去掉啟動時的按鍵等待
U-boot 啟動的時候出現(xiàn)一個 Hit any key to stop autoboot 不爽，干嗎要停上1秒？雖然可以通過設置參數(shù)bootdelay=0來關掉這個延時，但這樣做了以后就再也進不去U-boot了，更煩。檢查代碼，發(fā)現(xiàn)是在main.c函數(shù)int abortboot(int bootdelay)來干這個活的，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;
? ?}
這樣，就不需要等待了，如果想進入U-boot,就在上電的時候按住u吧，把它改成一個固定的鍵而不是任意鍵，因為串口線很容易受到干擾，如果是任意鍵的話，運行時即使不想進去有時也會進入U-boot的命令行。?
2.去掉網(wǎng)卡的初始化
每次上電，U-boot 都會初始化網(wǎng)卡，其實這根本不需要，把配置文件中
#define CONFIG_MII ? 1
去掉，啟動時就不會初始化了，需要使用TFTP時，它會自動初始化，又節(jié)省了3.4秒的啟動時間。
3.智能讀取OS Image
U-boot 通過nand read 來讀取OS Image，通常為了避免麻煩，我們設置的讀取長度要比實際OS長度長一些，多讀的那部分純粹是浪費CPU時間,能不能精確判斷讀取長度呢，當然可以，為了不影響系統(tǒng)的正常功能，擴展一個nand read.os 指令來讀取，修改方法如下：
在 nand_read_options_t 里面添加一個成員 int is_os_img
在函數(shù) int do_nand(cmd_tbl_t * cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
修改讀操作的判斷語句，添加 !strcmp(s, ".os")，然后設置opts.is_os_img = !strcmp(s, ".os");大概修改后結(jié)果參考第7步代碼。
? ? 最后，在函數(shù)int nand_read_opts(nand_info_t *meminfo, const nand_read_options_t *opts)中修改
代碼，檢測如果opts->is_os_img == 1 并且是第一次讀?。?024B）之后，檢查度取得結(jié)果是否是OS Image，如果是更新需要讀取的長度，否則，也不需要再往下讀了，直接返回錯誤就可以了嵌入式Linux啟動優(yōu)化手記2 U-boot優(yōu)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 KB ",
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?(unsigned int)mtdoffset, ossz, ossz/1024);
? ? ? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? ? ? ? ? else
? ? ? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? printf("Invalid OS image at 0x%x ", (unsigned int)mtdoffset);
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? return -1;
? ? ? ? ? ? ? ? }
4.去掉OS Image 內(nèi)存復制過程
使用 nand read 讀取OS Image 后，U-boot 使用 bootm 指令來啟動Linux,檢查其實現(xiàn)代碼
int do_bootm (cmd_tbl_t *cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
發(fā)現(xiàn)他會把已經(jīng)讀取到內(nèi)存中的OS Image 在復制到一個指定的位置,OS Image 中的頭部參數(shù)，這個值一般是固定的，本系統(tǒng)使用的是 0x70008000, 如果在 nand read 時讀到的內(nèi)存位置恰好合適，就可以省掉這些毫秒數(shù)了，做法如下：
nand read.os 0x70007FC0 0x100000 0x500000
(其中 0x70007FC0 = 0x70008000 - sizeof(sizeof(image_header_t)))
然后在內(nèi)存復制的地方（函數(shù)do_bootm中），加入修改，跳過內(nèi)存復制
? ? 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，依然移動，否則就跳過此部
? ? ? ? ? ? {
? ? ? ? ? ? ? ? printf (" ? Loading %s ... ", type_name);
? ? ? ? ? ? ? ? memmove_wd ((void *)load_start, (void *)os_data, os_len, CHUNKSZ);
? ? ? ? ? ? ? ? puts("OK ");
? ? ? ? ? ? }
? ? ? ? }
? ? ? ? load_end = load_start + os_len;
對于我們的Kernel,修改后大小是1.4M，省去這個搬移過程，節(jié)省了大約800ms的時間
5.減少內(nèi)存初始化的時間
在U-boot 初始化時，在 start_armboot 函數(shù)中，多次使用到了 memset函數(shù)，其中最耗時的是在mem_malloc_init函數(shù)中調(diào)用memset 初始化 512K內(nèi)存的調(diào)用，檢查U-boot 1.3.4對memset的實現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)是最簡單的字節(jié)復制，把它改為按32bits復制的方式，這些memset 調(diào)用所花費的時間立即從202ms減少到了45ms
修改方法，再 string.c 中，找到memset函數(shù)，修改其實現(xiàn)（代碼是從U-boot 2011.12 中復制過來的嵌入式Linux啟動優(yōu)化手記2 U-boot優(yōu)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.減少NAND初始化時間
? ? 每次 U-boot 啟動，發(fā)現(xiàn)NAND初始化需要大約3秒的時間，仔細追蹤發(fā)現(xiàn)，在nand_base.c文件中nand_scan函數(shù)的最后一步return this->scan_bbt (mtd);最花費時間，這個scan_bbt掃描整個NAND并檢查壞塊，重建壞塊表，在啟動過程中，這個耗時的操作毫無意義，去掉這一步，讓nand_scan 函數(shù)直接返回0就可以了。
7.添加Yaffs2支持
從網(wǎng)上各位前輩的論述中，都發(fā)現(xiàn)YAFFS比JFFS2要快，也決定測試一下，從YAFFS網(wǎng)站下載最新的代碼，按照說明加入到Linux 中，重新編譯內(nèi)核，讓內(nèi)核支持YAFFS2（按照默認的選項就可以了），弄一個空的分區(qū)，格式化成YAFFS2格式，感覺的確比較快，把ROOTFS復制到這個分區(qū)，然后修改Linux啟動參數(shù)讓它把YAFFS2分區(qū)當作根分區(qū)啟動，發(fā)現(xiàn)果然快了不少，初始化和掛載根分區(qū)僅需要370ms，比JFFS2的速度快多了，決定就采用YAFFS2作為根文件系統(tǒng)了。自己在u-boot中添加對yaffs2 image的支持
說起來容易，真正做起來還是很麻煩的，總是不能把yaffs2的image 燒寫成功，不知道是Image不正確還是Uboot沒改對，折騰了幾天也沒搞定，最后終于發(fā)現(xiàn)了一個第三方的工具
http://code.google.com/p/yaffs2utils/
下載，編譯，制作Image,驗證，OK,把新工具生成的IMAGE與YAFFS2自帶的工具對照，發(fā)現(xiàn)YAFFS2自帶的工具生成的IMAGE不正確，暈死。
重新修改UBoot,改了很少一部份代碼，就可以了。
依然是在函數(shù)do_nand中修改，添加一個擴展 nand write.y 指令來寫入Image：
按照慣例，YAFFS2的第一個塊不使用，留給文件系統(tǒng)自己使用，在 nand_write_options_t 里面添加一個成員 int skip_first_block;
在函數(shù) int do_nand(cmd_tbl_t * cmdtp, int flag, int argc, char *argv[])
修改讀寫操作的判斷語句，添加 !strcmp(s, ".y")，然后設置opts.is_os_img = !strcmp(s, ".os");大概修改后結(jié)果如下（紅色部分）
? ? 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 %d ", 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")) {...}
在函數(shù)nand_write_opts中相應修改
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. 其它一些優(yōu)化措施
經(jīng)過這些折騰之后，整個系統(tǒng)的啟動時間大大加快，然后優(yōu)化Linux自身的一些啟動瓶頸
Linux的啟動參數(shù)優(yōu)化：加上了 lpj=99072，節(jié)約了幾十個毫秒，加上quiet,節(jié)約了大約1秒時間
修改內(nèi)核編譯選項，把不需要的內(nèi)核模塊干掉
最后，Linux自身的啟動速度約為1.1秒，整個系統(tǒng)的啟動速度大約4秒多一點，初步達到了優(yōu)化目標，系統(tǒng)的主要延時發(fā)生在U-boot 1.3.4的FLASH讀取上，F(xiàn)LASH讀取速度大約只有600KB/S。嘗試把Uboot 2011.12的FLASH驅(qū)動移植到U-boot 1.3.4上，花費了幾天時間，終于可以編譯成功了，可惜經(jīng)常出一些莫名其妙的錯誤，太不穩(wěn)定，只好放棄。
以我的能力，U-boot優(yōu)化到這里就到頭了，正準備結(jié)束工作時，發(fā)現(xiàn)了另外一條可以加速系統(tǒng)啟動的方法
可以繼續(xù)嘗試，讓我最終把系統(tǒng)的啟動時間減少到了1.7秒。

請看下篇嵌入式Linux啟動優(yōu)化手記2 U-boot優(yōu)化

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