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以前写了一篇Linux PC启动过程的日记,最近项目中,想优化一下启动过程,减少启动时间.因此研究了我们项目的启动全过程.
第一步: BootLoader -- U boot
1 在cpu/arm926ejs/start.s中
a) b reset ; //jump to reset
b) set cpsr ;svc mode ,disable I,F interrupt
c)调用lowlevel_init (在board\xxxx\lowlevel_init.S中
将调用 __platform_cmu_init (设置cpu时钟，启动那些模块等）
__platform_mpmc_init (mpmc初始化，配置SDRAM时序）
__platform_static_memory_init
__platform_static_uart_init
__platform_mpmc_clear
d) 用LDMIA,STMIA命令 copy uboot 到内存中
e) ldr pc ,_start_armboot
执行start_armboot
2 start_armboot 在 lib-arm中
a)根据init_sequence 执行初始化序列
包括：cpu_init
board_init
中断初始化
initialize environment
initialze baudrate settings
serial communications setup
打印uboot 版本
display_dram_config (打印DRAM大小）
而在board_init中
将打印公司名称 ，前后还加了delay
timer 初始化
dw_init --- I2C 设置
验证时钟来源 （来自wifi还是DECT)
LCD初始化
键盘初始化
Flash 初始化 (空函数）
网卡初始化 （其中有个udelay(1000) 1ms的delay )
b) NOR FLASH 初始化
display_flash_config （打印Flash大小）
c) nand 初始化 （将scan整个nand chip,建立 bbt table)
d) env_relocate 环境变量重新定位到内存中
e) 得到IP 地址和网卡 MAC地址
f) devices_init
g) 中断enable
然后： start_armboot --> main_loop
3 main_loop在 common/main.c中
getenv("bootdelay")
--> 循环 readline
run_command
第二步: Kernel
a) Kernel自解压 arch\arm\boot\compressed\head.S中调用decompress_kernel(misc.c),完了打印出"done,booting the kernel"
然后根据arch_id = 多少,打印出 arch_id
b) 在arch\arm\kernel\head.S中
check cpu 以及 machine ID
build the initial 页表
_switch_data (arm\kernel\head_common.s中) 将process id存入process_id变量中
start_kernel
c) start_kernel
1) 打印Linux version information
2) call setup_arch,(它将打印cpu特定的信息,machine
look_machine_type ->arm\tools\mach_types
look_processor_type --> .proc.info.init. -->arm\mm\proc_arm926.S
在 /arm\mach_xx\xx.c中,有MACHINE_START(....)
3) 打印commnad_line
4) 初始化
vfs_caches_init
虚拟文件系统VFS初始化,主要初始化dentry等,它将调用 mnt_init. 而mnt_init将调用init_rootfs,注册rootfs文件系统,init_mount_tree()创建rootfs文件系统,会把rootfs挂载到/目录.
5) rest_init
启动init kernel thread
在init 线程中:
1)populate_rootfs()
函数负责加载initramfs.
我们的系统没有定义CONFIG_BLK_DEV_INITRD,因此populate_rootfs什么也没做
2) do_basic_setup
-->driver_init()->platform_bus_init()->...初始化platform bus(虚拟总线)
这样以后设备向内核注册的时候platform_device_register()->platform_device_add()->...内核把设备挂在虚拟的platform bus下,
驱 动注册的时候 platform_driver_register()->driver_register()->bus_add_driver()->driver_attach()->bus_for_each_dev() 对每个挂在虚拟的platform bus的设备作 __driver_attach()->driver_probe_device()->drv->bus->match()==platform_match()-& gt;比较strncmp(pdev->name, drv->name, BUS_ID_SIZE)，如果相符就调用platform_drv_probe()->driver->probe()，如果probe成 功则绑定该设备到该驱动.
好象声卡怎么先注册驱动,再注册设备呢?反了?
-->do_initcalls
而do_initcalls将调用__initcall_start到__initcall_end中的所有函数
__initcall_start和__initcall_end定义在arch/arm/kernel/vmlinux.lds.S中
它是这样定义的:
__initcall_start = .;
*(.initcall1.init) *(.initcall2.init) *(.initcall3.init) *(.initcall4.init) *(.initcall5.init) *(.initcall6.init) *(.initcall7.init) __initcall_end = .; 而在include/linux/init.h中
#define core_initcall(fn) __define_initcall("1",fn)
#define postcore_initcall(fn) __define_initcall("2",fn) #define arch_initcall(fn) __define_initcall("3",fn) #define subsys_initcall(fn) __define_initcall("4",fn) #define fs_initcall(fn) __define_initcall("5",fn) #define device_initcall(fn) __define_initcall("6",fn) #define late_initcall(fn) __define_initcall("7",fn) 其中
#define __define_initcall(level,fn) \
static initcall_t __initcall_##fn __attribute_used__ \ __attribute__((__section__(".initcall" level ".init"))) = fn 这说明core_initcall宏的作用是将函数指针(注意不是函数体本身)将放在.initcall1.init section 中,而device_initcall宏将函数指针将放在.initcall6.init section 中.
函数本身用_init标识,在include/linux/init.h中
#define __init __attribute__ ((__section__ (".init.text")))
这些_init函数将放在.init.text这个区段内.函数的摆放顺序是和链接的顺序有关的，是不确定的。
因此函数的调用顺序是:
core_initcall
postcore_initcall 如amba_init
arch_init 如
subsys_initcall
fs_initcall
device_initcall ---> module_init
late_initcall
先调用core_initcall区段中的函数,最后调用late_initcall中的函数,而对于上述7个区段中每个区段中的函数指针,由于其摆放顺序和链接的顺序有关的，是不确定的,因此其调用顺序也是不确定的.
3) rootfs 加载
prepare_namespace 挂载真正的根文件系统,
在do_mounts.c中:
static int __init root_dev_setup(char *line)
{ strlcpy(saved_root_name, line, sizeof(saved_root_name)); return 1; } __setup("root=", root_dev_setup);
也就是说:在bootargs中root=/dev/nfs rw 或者root=/dev/mtdblock4等将传入saved_root_name.
void __init prepare_namespace(void)
{ int is_floppy; mount_devfs();
if (root_delay) {
printk(KERN_INFO "Waiting %dsec before mounting root device...\n", root_delay); ssleep(root_delay); } md_run_setup();
if (saved_root_name[0]) {
root_device_name = saved_root_name; //保存在root_device_name中 ROOT_DEV = name_to_dev_t(root_device_name); //在root_dev.h中定义了Root_NFS,Root_RAM0等结点号
if (strncmp(root_device_name, "/dev/", 5) == 0) root_device_name += 5; } is_floppy = MAJOR(ROOT_DEV) == FLOPPY_MAJOR;
if (initrd_load())
goto out; if (is_floppy && rd_doload && rd_load_disk(0))
ROOT_DEV = Root_RAM0; mount_root(); //加载rootfs
out: umount_devfs("/dev"); sys_mount(".", "/", NULL, MS_MOVE, NULL); sys_chroot("."); security_sb_post_mountroot(); mount_devfs_fs (); } 4)yaffs2_read_super被调用来建立文件系统,它scan所有的block
5) free_initmem
释放init 内存
6)打开/dev/console
失败则会打印:
printk(KERN_WARNING "Warning: unable to open an initial console.\n");
7) 判断是否有execute_command,这个参数是在uboot参数的bootargs中init=xxx ,如果定义了的话 则执行 run_init_process(execute_command).
可以通过这种方法实现自己的init process,
或者可以init=/linuxrc ,这样执行linuxrc
8) 如果没有execute_command,init kernel线程缺省的也是最后的步骤是:
run_init_process("/sbin/init");
run_init_process("/etc/init"); run_init_process("/bin/init"); run_init_process("/bin/sh"); 如果/sbin/init没有,则执行/etc/init. /etc/init没有则执行/bin/init ,如果这四者都没有,则Linux打印 panic("No init found. Try passing init= option to kernel.");
第三步: Init Process
run_init_process也就是调用execve,这样就启动了init process
上面的/sbin/init,/etc/init,/bin/init,/bin/sh这四者都指向busybox ,但对于/bin/sh则只是打开shell,然后等待用户命令.
而对于/sbin/init ,将分析/etc/inittab.
在/etc/inittab中,
1) id:5:initdefault: 缺省的runlevel x
2) si::sysinit:/etc/init.d/rcS
3) l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5执行 rcS脚本 4)S:2345:respawn:/sbin/getty 38400 ttyDW0 getty 提示用户输入username ,然后调用login,login的参数为username ，登录后启动了shell 如果修改为 /bin/sh 则直接启动shell,此时你可以输入命令 比如ls 在/etc/init.d/rcS中
a) mount proc 文件系统 b) /etc/default/rcS (设置一些参数） c)exec /etc/init.d/rc S 执行 /etc/init.d/rc S -->这样将执行/etc/rcS.d中以S开头的脚本 S00psplash.sh psplash S02banner.sh make node /dev/tty S03sysfs.sh mount sysfs S03udev 启动udev S06alignment.sh 为什么为3？ S10checkroot.sh 读取fatab ,mount 这些文件系统 S20modutils.sh 加载module S35mountall.sh 不做什么事情 S37populate-volatile.sh S38devpts.sh mount devpts File System S39hostname.sh set hostname to /etc/hostname S40networking ifup -a to up the lo interface S45mountnfs.sh read /etc/fstab to whether NFS exists and then mount the NFS
S55bootmisc.sh 调用/etc/init.d/hwclock.sh去设置时间,日期等 S60ldconfig.sh ldconfig建立库的路径 l5:5:wait:/etc/init.d/rc 5将执行 /etc/rc5.d/ 依次为： S00qpe 启动qpe S02dbus-1 D_BUS dameon S10dropbear SSH service S20cron 自动执行指定任务的程序 cron , in etc/crontab , ntpd will run to get the NTP time S20ntpd Not used , should delete S20syslog run /sbin/klogd S39wifiinit.sh wifi init and calibration S70regaccess mknod regaccess.ko S99rmnologin.sh do nothing since DELAYLOGIN = no in /etc/default/rcS 整个系统启动后 ，将有 25 个进程 ：其中12个内核的进程 ，13个用户进程 1 root 1488 S init [5] 2 root SWN [ksoftirqd/0] 3 root SW< [events/0] 4 root SW< [khelper] 5 root SW< [kthread] 12 root SW< [kblockd/0] 13 root SW< [kseriod] 41 root SW [pdflush] 42 root SW [pdflush] 43 root SW [kswapd0] 44 root SW< [aio/0] 152 root SW [mtdblockd] 208 root 1700 S < /sbin/udevd -d 343 root 36104 S qpe 357 messagebus 2080 S /usr/bin/dbus-daemon --system 361 root 2072 S /usr/sbin/dropbear -r /etc/dropbear/dropbear_rsa_host 364 root 1656 S /usr/sbin/cron 369 root 2712 S /sbin/klogd -n 394 root 2884 S -sh 400 root 20396 S /opt/Qtopia/bin/MainMenu -noshow 401 root 19196 S /opt/Qtopia/bin/Settings -noshow 402 root 20504 S /opt/Qtopia/bin/Organizer -noshow 403 root 20068 S /opt/Qtopia/bin/Photo -noshow 404 root 34488 S N /opt/Qtopia/bin/quicklauncher 411 root 34488 S N /opt/Qtopia/bin/quicklauncher 优化：
uboot :
1) setenv bootcmd1 "nand read.jffs2 0x62000000 kernel 0x180000 ; bootm 62000000"
这样 load内核的时候 从以前0x300000的3M->1.5M 省1S 2)setenv bootdelay 1 从2变为0 加上CONFIG_ZERO_BOOTDELAY_CHECK 3) quiet=1
bootargs=root=/dev/mtdblock4 rootfstype=yaffs2 console=ttyDW0 mem=64M mtdparts=dwnand:3m(kernel),3m(splash),64m(rootfs),-(userdata);dwflash.0:384k(u-boot),128k(u-boot_env) quiet 加上quiet 省不到1S 4)启动的时候不扫描整个芯片的坏块，因为uboot只会用到kernel和splash区，只需要检验这两个区的坏块。
可以省不到 0.2s ,没什么明显的改进 5) 将环境变量verify 设置为n ,这样load kernel 后，不会去计算校验 kernel image的checksum 6)开始打印公司 这些可以去掉 ，在这里还有delay ,以及其他的一些不必要的打印 ,一起去掉 7)修改memcpy函数 在./lib_generic/string.c下： /* Nonzero if either X or Y is not aligned on a "long" boundary. */ #define UNALIGNED(X, Y) \ (((long)X & (sizeof (long) - 1)) | ((long)Y & (sizeof (long) - 1))) /* How many bytes are copied each iteration of the 4X unrolled loop. */ #define BIGBLOCKSIZE (sizeof (long) << 2) /* How many bytes are copied each iteration of the word copy loop. */ #define LITTLEBLOCKSIZE (sizeof (long)) /* Threshhold for punting to the byte copier. */ #define TOO_SMALL(LEN) ((LEN) < BIGBLOCKSIZE) void * memcpy(void * dst0,const void *src0,size_t len0) { char *dst = dst0; const char *src = src0; long *aligned_dst; const long *aligned_src; int len = len0; /* If the size is small, or either SRC or DST is unaligned, then punt into the byte copy loop. This should be rare. */ if (!TOO_SMALL(len) && !UNALIGNED (src, dst)) { aligned_dst = (long*)dst; aligned_src = (long*)src; /* Copy 4X long words at a time if possible. */ while (len >= BIGBLOCKSIZE) { *aligned_dst++ = *aligned_src++; *aligned_dst++ = *aligned_src++; *aligned_dst++ = *aligned_src++; *aligned_dst++ = *aligned_src++; len -= BIGBLOCKSIZE; } /* Copy one long word at a time if possible. */ while (len >= LITTLEBLOCKSIZE) { *aligned_dst++ = *aligned_src++; len -= LITTLEBLOCKSIZE; } /* Pick up any residual with a byte copier. */ dst = (char*)aligned_dst; src = (char*)aligned_src; } while (len--) *dst++ = *src++; return dst0; } (在linux 中，arm 的memcpy 有优化的版本 ， 在/arch/arm/lib/memcpy.S中） 下面2个建议，没试过：
8）在环境变量区的末尾， 存有CRC，启动的时候会校验CRC ,去掉可以省一些时间
9）把一些驱动的初始化在正常启动的时候不执行，当用户按了键，进入uboot命令模式的时候执行
10) 修改SDRAM控制器时序 Kernel :
启动时间 有两种方法 ： 1 在u-boot的 bootargs 中加上参数 time 2 在内核的 kernel hacking 中 选择 PRINTK_TIME 方法2的好处是可以得到内核在解析command_line 前所有信息的时间,而之前会有：打印linux 版本信息，CPU D cache , I cache 等等 。。。 启动完后 用 ： dmesg -s 131072 > ktime 然后用 ： /usr/src/linux-x.xx.xx/s/show_delta ktime > dtime 这样得到启动内核时间的报告 1)修改Nand驱动 提高读速度
2）从 JFFS2 换成 yaffs
3)kernel变为非压缩的image ,但这样的话内核变大了，从NAND中搬运内核的时间将变长 ，所以需要测试是否 使得时间变短 建议：
Application :4)把delay的 calibration 去掉 上面改动后 基本上8s从开机到 Freeing init memory 1 udev 启动 很花时间 2 安排好启动顺序。 |