Otimizar DTOs

Esta página discute as otimizações que você pode fazer na implementação da sobreposição da árvore de dispositivos (DTO), descreve as restrições contra a sobreposição do nó raiz e detalha como configurar sobreposições compactadas na imagem DTBO. Ela também oferece instruções e código de implementação de amostra.

Linha de comando do kernel

A linha de comando original do kernel na árvore de dispositivos (DT) está localizada no nó chosen/bootargs. O carregador de inicialização precisa concatenar esse local com outras fontes da linha de comando do kernel: 

/dts-v1/;

/ {
  chosen: chosen {
    bootargs = "...";
  };
};

O DTO não pode concatenar valores do DT principal e do DT de sobreposição. Portanto, coloque a linha de comando do kernel do DT principal em chosen/bootargs e a linha de comando do kernel do DT de sobreposição em chosen/bootargs_ext. O carregador de inicialização pode concatenar esses locais e transmitir o resultado ao kernel.

main.dts overlay.dts 
/dts-v1/;

/ {
  chosen: chosen {
    bootargs = "...";
  };
};
 
/dts-v1/;
/plugin/;

&chosen {
  bootargs_ext = "...";
};

libufdt

Embora o libfdt mais recente seja compatível com DTO, é recomendável usar libufdt para implementar DTO (fonte AOSP em platform/system/libufdt). O libufdt cria uma estrutura de árvore real (árvore de dispositivos não achatada ou ufdt) da árvore de dispositivos achatada (FDT), o que pode melhorar a fusão de dois arquivos .dtb de O(N2) para O(N), em que N é o número de nós na árvore.

Teste de desempenho

Nos testes internos do Google, o uso de libufdt em 2405 .dtb e 283 nós de DT .dtbo resulta em tamanhos de arquivo de 70.618 e 8.566 bytes após a compilação. Em comparação com uma implementação de DTO transferida do FreeBSD (tempo de execução de 124 ms), o tempo de execução de DTO do libufdt é de 10 ms.

Testes de desempenho para dispositivos Pixel comparados a libufdt e libfdt. O efeito do número de nós de base é semelhante, mas inclui as seguintes diferenças:

  • 500 operações de sobreposição (adição ou substituição) têm uma diferença de tempo de 6 a 8 vezes
  • 1.000 operações de sobreposição (adição ou substituição) têm uma diferença de tempo de 8 a 10 vezes.

Exemplo com a contagem de anexação definida como X:

Figura 1. A contagem de inclusão é X.

Exemplo com a contagem de substituições definida como X:

Figura 2. A contagem de substituições é X.

O libufdt é desenvolvido com algumas APIs libfdt e estruturas de dados. Ao usar libufdt, inclua e vincule libfdt. No entanto, no seu código, você pode usar a API libfdt para operar DTB ou DTBO.

API DTO libufdt

A principal API para DTO em libufdt é a seguinte: 

struct fdt_header *ufdt_apply_overlay(
        struct fdt_header *main_fdt_header,
        size_t main_fdt_size,
        void *overlay_fdt,
        size_t overlay_size);

O parâmetro main_fdt_header é o DT principal, e overlay_fdt é o buffer que contém o conteúdo de um arquivo .dtbo. O valor de retorno é um novo buffer que contém o DT mesclado (ou null em caso de erro). O DT mesclado é formatado em FDT, que pode ser transmitido ao kernel ao iniciá-lo.

O novo buffer do valor de retorno é criado por dto_malloc(), que você precisa implementar ao portar libufdt para o carregador de inicialização. Para implementações de referência, consulte sysdeps/libufdt_sysdeps_*.c.

Restrições de nó raiz

Não é possível sobrepor um novo nó ou propriedade ao nó raiz da DT principal, porque as operações de sobreposição dependem de rótulos. Como a árvore de decisão principal precisa definir um rótulo e a árvore de decisão de sobreposição atribui os nós a serem sobrepostos com rótulos, não é possível dar um rótulo ao nó raiz (e, portanto, não é possível sobrepor o nó raiz).

Os fornecedores de SoC precisam definir a capacidade de sobreposição do DT principal. Os ODMs/OEMs só podem adicionar ou substituir nós com rótulos definidos pelo fornecedor de SoC. Como solução alternativa, você pode definir um nó odm no nó raiz na DT de base, permitindo que todos os nós ODM na DT de sobreposição adicionem novos nós. Como alternativa, você pode colocar todos os nós relacionados ao SoC na DT de base em um nó soc no nó raiz, conforme descrito abaixo:

main.dts overlay.dts 
/dts-v1/;

/ {
    compatible = "corp,bar";
    ...

    chosen: chosen {
        bootargs = "...";
    };

    /* nodes for all soc nodes */
    soc {
        ...
        soc_device@0: soc_device@0 {
            compatible = "corp,bar";
            ...
        };
        ...
    };

    odm: odm {
        /* reserved for overlay by odm */
    };
};

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
};

&chosen {
    bootargs_ex = "...";
};

&odm {
    odm_device@0 {
        ...
    };
    ...
};

Usar sobreposições compactadas

O Android 9 adiciona suporte para o uso de sobreposições compactadas na imagem DTBO ao usar a versão 1 do cabeçalho da tabela DT. Ao usar o cabeçalho DTBO v1, os quatro bits menos significativos do campo de flags em dt_table_entry indicam o formato de compactação da entrada DT. 

struct dt_table_entry_v1 {
  uint32_t dt_size;
  uint32_t dt_offset;  /* offset from head of dt_table_header */
  uint32_t id;         /* optional, must be zero if unused */
  uint32_t rev;        /* optional, must be zero if unused */
  uint32_t flags;      /* For version 1 of dt_table_header, the 4 least significant bits
                        of 'flags' are used to indicate the compression
                        format of the DT entry as per the enum 'dt_compression_info' */
  uint32_t custom[3];  /* optional, must be zero if unused */
};

No momento, as compactações zlib e gzip são compatíveis. 

enum dt_compression_info {
    NO_COMPRESSION,
    ZLIB_COMPRESSION,
    GZIP_COMPRESSION
};

O Android 9 adiciona suporte para testar sobreposições compactadas ao teste VtsFirmwareDtboVerification para ajudar você a verificar a correção do app de sobreposição.

Exemplo de implementação de DTO

As instruções a seguir mostram um exemplo de implementação de DTO com libufdt (código de exemplo abaixo).

Exemplo de instruções de DTO

  1. Inclua bibliotecas. Para usar libufdt, inclua libfdt para estruturas de dados e APIs: 
    #include <libfdt.h>
#include <ufdt_overlay.h>
  2. Carregue a DT principal e a DT de sobreposição. Carregue .dtb e .dtbo do armazenamento para a memória. As etapas exatas dependem do seu design. Neste ponto, você terá o buffer e o tamanho de .dtb/.dtbo: 
    main_size = my_load_main_dtb(main_buf, main_buf_size)
     
    overlay_size = my_load_overlay_dtb(overlay_buf, overlay_buf_size);
  3. Sobreponha os DTs:
    1. Use ufdt_install_blob() para receber o cabeçalho FDT da DT principal: 
      main_fdt_header = ufdt_install_blob(main_buf, main_size);
main_fdt_size = main_size;
    2. Chame ufdt_apply_overlay() para DTO e receba um DT mesclado no formato FDT: 
      merged_fdt = ufdt_apply_overlay(main_fdt_header, main_fdt_size,
                                overlay_buf, overlay_size);
    3. Use merged_fdt para receber o tamanho de dtc_totalsize(): 
      merged_fdt_size = dtc_totalsize(merged_fdt);
    4. Transmita o DT mesclado para iniciar o kernel: 
      my_kernel_entry(0, machine_type, merged_fdt);

Exemplo de código de DTO

#include <libfdt.h>
#include <ufdt_overlay.h>

…

{
  struct fdt_header *main_fdt_header;
  struct fdt_header *merged_fdt;

  /* load main dtb into memory and get the size */
  main_size = my_load_main_dtb(main_buf, main_buf_size);

  /* load overlay dtb into memory and get the size */
  overlay_size = my_load_overlay_dtb(overlay_buf, overlay_buf_size);

  /* overlay */
  main_fdt_header = ufdt_install_blob(main_buf, main_size);
  main_fdt_size = main_size;
  merged_fdt = ufdt_apply_overlay(main_fdt_header, main_fdt_size,
                                  overlay_buf, overlay_size);
  merged_fdt_size = dtc_totalsize(merged_fdt);

  /* pass to kernel */
  my_kernel_entry(0, machine_type, merged_fdt);
}