Ottimizzazione del tempo di avvio

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Questa pagina fornisce suggerimenti per migliorare il tempo di avvio.

Rimuovi i simboli di debug dai moduli

Analogamente a come i simboli di debug vengono rimossi dal kernel su un dispositivo di produzione, assicurati di rimuovere anche i simboli di debug dai moduli. L'eliminazione dei simboli di debug dai moduli riduce il tempo di avvio riducendo quanto segue:

• Il tempo necessario per leggere i file binari da Flash.
• Il tempo necessario per decomprimere il ramdisk.
• Il tempo necessario per caricare i moduli.

L'eliminazione del simbolo di debug dai moduli può consentire di risparmiare alcuni secondi durante l'avvio.

Lo stripping dei simboli è abilitato per impostazione predefinita nella build della piattaforma Android, ma per attivarlo esplicitamente, imposta BOARD_DO_NOT_STRIP_VENDOR_RAMDISK_MODULES nella configurazione specifica del dispositivo in device/vendor/device.

Utilizza la compressione LZ4 per il kernel e il ramdisk

Gzip genera un output compresso più piccolo rispetto a LZ4, ma LZ4 si decomprime più velocemente di Gzip. Per il kernel e i moduli, lo spazio di archiviazione assoluto la riduzione delle dimensioni derivante dall'uso di Gzip non è così significativa rispetto alla il vantaggio del tempo di decompressione di LZ4.

Sulla piattaforma Android è stato aggiunto il supporto per la compressione ramdisk LZ4 fino alla fase BOARD_RAMDISK_USE_LZ4. Puoi impostare questa opzione nella configurazione specifica del dispositivo. La compressione del kernel può essere impostata tramite il file defconfig del kernel.

Il passaggio a LZ4 dovrebbe comportare un tempo di avvio più rapido compreso tra 500 e 1000 ms.

Evita di eseguire un logging eccessivo nei driver

In ARM64 e ARM32, le chiamate di funzione che si trovano a una distanza maggiore da un sito di chiamata specifico richiedono una tabella di jump (chiamata tabella di collegamento delle procedure o PLT) per poter codificare l'indirizzo di jump completo. Poiché i moduli vengono caricati in modo dinamico, queste tabelle di salto devono essere corrette durante il caricamento del modulo. Le chiamate che richiedono il trasferimento è chiamato voci di relocation con addendi espliciti (o RELA, in breve) nel formato ELF.

Il kernel Linux esegue alcune ottimizzazioni delle dimensioni della memoria (come i successi della cache ottimizzazione) nell'allocazione del PLT. Con questo commit upstream, lo schema di ottimizzazione ha una complessità O(N^2), dove N è il numero di RELA di tipo R_AARCH64_JUMP26 o R_AARCH64_CALL26. Quindi avere meno RELA sono utili per ridurre il tempo di caricamento del modulo.

Un pattern di programmazione comune che aumenta il numero di R_AARCH64_CALL26 o R_AARCH64_JUMP26 RELA registrano un accesso eccessivo in una conducente. Ogni chiamata a printk() o a qualsiasi altro schema di registrazione in genere aggiunge una voce CALL26/JUMP26 RELA. Nel testo di commit nell'upstream eseguire il commit, anche con l'ottimizzazione, i sei moduli impiegano circa 250 ms da caricare, perché quei sei moduli erano i primi sei la maggior quantità di log.

La riduzione della registrazione può far risparmiare circa 100-300 ms sui tempi di avvio, a seconda della quantità eccessiva di log esistenti.

Attivare il monitoraggio asincrono in modo selettivo

Quando un modulo viene caricato, se il dispositivo che supporta è già stato compilate dal DT (devicetree) e aggiunte al core del driver, quindi il dispositivo il probe viene eseguito nel contesto della chiamata a module_init(). Quando un probe del dispositivo viene nel contesto di module_init(), il caricamento del modulo non può essere completato finché il probe viene completato. Poiché il caricamento dei moduli è in gran parte serializzato, un dispositivo il probe è relativamente lungo e rallenta i tempi di avvio.

Per evitare tempi di avvio più lenti, attiva il rilevamento asincrono per i moduli che richiedono un po' di tempo per eseguire il rilevamento dei dispositivi. L'attivazione del monitoraggio asincrono per tutti i moduli potrebbe non essere utile perché il tempo necessario per eseguire il fork di un thread e avviare il monitoraggio potrebbe essere uguale al tempo necessario per eseguire il monitoraggio del dispositivo.

I dispositivi connessi tramite un bus lento come I2C, i dispositivi che eseguono il caricamento del firmware nella funzione di prova e i dispositivi che eseguono molte inizializzazioni hardware possono causare problemi di temporizzazione. Il modo migliore per capire quando questo è raccogliere i tempi di sonda per ogni conducente e ordinarli.

Per abilitare il probe asincrono per un modulo, non è sufficiente eseguire imposta PROBE_PREFER_ASYNCHRONOUS nel codice del driver. Per i moduli, devi aggiungere anche module_name.async_probe=1 nella riga di comando del kernel oppure passa async_probe=1 come parametro del modulo durante il caricamento del modulo utilizzando modprobe o insmod.

L'attivazione del probe asincrono può consentire di risparmiare circa 100-500 ms sui tempi di avvio a seconda dell'hardware/dei driver.

Esegui la sonda del driver CPUfreq il prima possibile

Prima viene eseguito il probe del driver CPUfreq, prima puoi scalare la frequenza della CPU al massimo (o a un valore massimo limitato termicamente) durante l'avvio. Quanto più rapida è la CPU, più veloce sarà l'avvio. Questa linea guida si applica anche a: devfreq driver che controllano DRAM, memoria e frequenza di interconnessione.

Con i moduli, l'ordine di caricamento può dipendere dal livello initcall e dall'ordine di compilazione o collegamento dei driver. Utilizza un alias MODULE_SOFTDEP() per effettuare assicurati che il driver cpufreq sia tra i primi moduli da caricare.

Oltre a caricare il modulo in anticipo, devi assicurarti anche che tutti per verificare anche le dipendenze del driver CPUfreq. Ad esempio, se hai bisogno di un handle di clock o regolatore per controllare la frequenza della CPU, assicurati che vengano prima sottoposti a sonda. In alternativa, potresti dover caricare i driver termici prima del driver CPUfreq se è possibile che le CPU si surriscaldino durante l'avvio. Pertanto, fai del tuo meglio per assicurarti che i driver CPUfreq e devfreq pertinenti eseguano la ricerca il prima possibile.

I risparmi derivanti dal test precoce del driver CPUfreq possono essere molto ridotti o molto elevati, a seconda di quanto presto puoi eseguire il test e a quale frequenza il bootloader lascia le CPU.

Sposta i moduli nella partizione init di secondo livello, vendor o vendor_dlkm

Poiché il processo di inizializzazione della prima fase è serializzato, non ci sono molte opportunità per parallelizzare il processo di avvio. Se un modulo non è necessario per il completamento dell'inizializzazione di primo livello, spostalo nell'inizializzazione di secondo livello inserendolo nella partizione del fornitore o vendor_dlkm.

L'inizializzazione di primo livello non richiede il rilevamento di più dispositivi per passare all'inizializzazione di secondo livello. Per le un normale flusso di avvio.

Carica i seguenti driver essenziali:

• watchdog
• reset
• cpufreq

Per la modalità di recupero e dello spazio utente fastbootd, l'inizializzazione di primo livello richiede più dispositivi da analizzare (ad esempio USB) e da visualizzare. Conserva una copia di questi moduli nel nel ramdisk della prima fase e nella partizione del fornitore o vendor_dlkm. In questo modo possono essere caricato nella prima fase di init per il recupero o nel flusso di avvio fastbootd. Tuttavia, non caricare i moduli della modalità di ripristino nell'inizializzazione di primo livello durante il normale flusso di avvio. I moduli Recovery mode possono essere rinviati all'init della seconda fase per ridurre all'avvio del dispositivo. Tutti gli altri moduli non necessari nell'inizializzazione della prima fase devono essere trasferiti alla partizione del fornitore o vendor_dlkm.

Dato un elenco di dispositivi foglia (ad esempio UFS o seriale), dev needs.sh lo script trova tutti i driver, i dispositivi e i moduli necessari per le dipendenze fornitori (ad esempio orologi, regolatori o gpio) da sottoporre a sonda.

Lo spostamento dei moduli nell'inizializzazione della seconda fase riduce i tempi di avvio nei seguenti casi: modi:

• Riduzione delle dimensioni di Ramdisk.
  • In questo modo, le letture del flash sono più veloci quando il bootloader carica il ramdisk (passaggio di avvio serializzato).
  • Ciò porta a velocità di decompressione più elevate quando il kernel decomprime il componente. ramdisk (passaggio di avvio serializzato).
• L'inizializzazione di secondo livello funziona in parallelo, il che nasconde il tempo di caricamento del modulo con il lavoro svolto nell'inizializzazione di secondo livello.

Lo spostamento dei moduli alla seconda fase può far risparmiare 500-1000 ms sui tempi di avvio, a seconda su quanti moduli puoi passare all'init della seconda fase.

Logistica di caricamento del modulo

Le più recenti configurazioni di schede di funzionalità della build Android che controllano quale vengono copiati in ogni fase e vengono caricati i moduli. Questa sezione si concentra sul seguente sottoinsieme:

• BOARD_VENDOR_RAMDISK_KERNEL_MODULES. Questo elenco di moduli da copiare nella ramdisk.
• BOARD_VENDOR_RAMDISK_KERNEL_MODULES_LOAD. Questo elenco di moduli da caricare nell'init della prima fase.
• BOARD_VENDOR_RAMDISK_RECOVERY_KERNEL_MODULES_LOAD. Questo elenco di moduli verrà caricato quando si seleziona il ripristino o il fastbootd dal ramdisk.
• BOARD_VENDOR_KERNEL_MODULES. Questo elenco di moduli da copiare nel del fornitore o della partizione vendor_dlkm nella directory /vendor/lib/modules/.
• BOARD_VENDOR_KERNEL_MODULES_LOAD. Questo elenco di moduli da caricare nell'inizializzazione di secondo livello.

Anche i moduli di avvio e ripristino in ramdisk devono essere copiati sul fornitore partizione vendor_dlkm alle ore /vendor/lib/modules. Copiando questi moduli nel la partizione del fornitore garantisce che i moduli non siano invisibili durante l'init della seconda fase, utile per il debug e la raccolta di modinfo per le segnalazioni di bug.

La duplicazione dovrebbe occupare uno spazio minimo sul fornitore o sulla vendor_dlkm partizione se il set di moduli di avvio è ridotto al minimo. Assicurati che il file modules.list del fornitore contenga un elenco filtrato dei moduli in /vendor/lib/modules. L'elenco filtrato garantisce che i tempi di avvio non siano influenzati dal caricamento nuovamente dei moduli (un processo costoso).

Assicurati che i moduli della modalità di recupero vengano caricati come gruppo. Il caricamento dei moduli della modalità di recupero può essere eseguito in modalità di recupero o all'inizio dell'inizializzazione della seconda fase in ogni flusso di avvio.

Puoi utilizzare i file Board.Config.mk del dispositivo per eseguire queste azioni come illustrato nel seguente esempio:

# All kernel modules
KERNEL_MODULES := $(wildcard $(KERNEL_MODULE_DIR)/*.ko)
KERNEL_MODULES_LOAD := $(strip $(shell cat $(KERNEL_MODULE_DIR)/modules.load)

# First stage ramdisk modules
BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER := $(foreach m,$(BOOT_KERNEL_MODULES),%/$(m))

# Recovery ramdisk modules
RECOVERY_KERNEL_MODULES_FILTER := $(foreach m,$(RECOVERY_KERNEL_MODULES),%/$(m))
BOARD_VENDOR_RAMDISK_KERNEL_MODULES += \
     $(filter $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER) \
                $(RECOVERY_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES))

# ALL modules land in /vendor/lib/modules so they could be rmmod/insmod'd,
# and modules.list actually limits us to the ones we intend to load.
BOARD_VENDOR_KERNEL_MODULES := $(KERNEL_MODULES)
# To limit /vendor/lib/modules to just the ones loaded, use:
# BOARD_VENDOR_KERNEL_MODULES := $(filter-out \
#     $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES))

# Group set of /vendor/lib/modules loading order to recovery modules first,
# then remainder, subtracting both recovery and boot modules which are loaded
# already.
BOARD_VENDOR_KERNEL_MODULES_LOAD := \
        $(filter-out $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER), \
        $(filter $(RECOVERY_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES_LOAD)))
BOARD_VENDOR_KERNEL_MODULES_LOAD += \
        $(filter-out $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER) \
            $(RECOVERY_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES_LOAD))

# NB: Load order governed by modules.load and not by $(BOOT_KERNEL_MODULES)
BOARD_VENDOR_RAMDISK_KERNEL_MODULES_LOAD := \
        $(filter $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES_LOAD))

# Group set of /vendor/lib/modules loading order to boot modules first,
# then the remainder of recovery modules.
BOARD_VENDOR_RAMDISK_RECOVERY_KERNEL_MODULES_LOAD := \
    $(filter $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES_LOAD))
BOARD_VENDOR_RAMDISK_RECOVERY_KERNEL_MODULES_LOAD += \
    $(filter-out $(BOOT_KERNEL_MODULES_FILTER), \
    $(filter $(RECOVERY_KERNEL_MODULES_FILTER),$(KERNEL_MODULES_LOAD)))

Questo esempio mostra un sottoinsieme di BOOT_KERNEL_MODULES e RECOVERY_KERNEL_MODULES più facile da gestire da specificare localmente nei file di configurazione della scheda. Lo script precedente trova e compila ciascuno dei moduli del sottoinsieme dai moduli del kernel selezionati disponibili, lasciando i moduli rimanenti per l'inizializzazione di secondo livello.

Per l'init della seconda fase, consigliamo di eseguire il caricamento del modulo come servizio in modo che ma non blocca il flusso di avvio. Utilizzare uno script shell per gestire il caricamento del modulo in modo che altre risorse logistiche, come la gestione e la mitigazione degli errori, o il carico dei moduli può essere riportato (o ignorato), se necessario.

Puoi ignorare un errore di caricamento del modulo di debug che non è presente nelle build dell'utente. Per ignorare questo errore, imposta la proprietà vendor.device.modules.ready su attiva le fasi successive del flusso di avvio dello scripting di init rc per continuare con il lancio schermo. Fai riferimento al seguente script di esempio, se disponi del codice che segue tra /vendor/etc/init.insmod.sh:

#!/vendor/bin/sh
. . .
if [ $# -eq 1 ]; then
  cfg_file=$1
else
  # Set property even if there is no insmod config
  # to unblock early-boot trigger
  setprop vendor.common.modules.ready
  setprop vendor.device.modules.ready
  exit 1
fi

if [ -f $cfg_file ]; then
  while IFS="|" read -r action arg
  do
    case $action in
      "insmod") insmod $arg ;;
      "setprop") setprop $arg 1 ;;
      "enable") echo 1 > $arg ;;
      "modprobe") modprobe -a -d /vendor/lib/modules $arg ;;
     . . .
    esac
  done < $cfg_file
fi

Nel file rc hardware, il servizio one shot può essere specificato con:

service insmod-sh /vendor/etc/init.insmod.sh /vendor/etc/init.insmod.<hw>.cfg
    class main
    user root
    group root system
    Disabled
    oneshot

È possibile apportare ulteriori ottimizzazioni dopo lo spostamento dei moduli dal primo al seconda fase. Puoi usare la funzionalità di lista bloccata modprobe per suddividere il secondo della fase di avvio per includere il caricamento differito dei moduli non essenziali. Il caricamento dei moduli utilizzati esclusivamente da un HAL specifico può essere posticipato per caricare i moduli solo all'avvio dell'HAL.

Per migliorare i tempi di avvio apparenti, puoi scegliere nel servizio di caricamento dei moduli i moduli più adatti al caricamento dopo la schermata di lancio. Ad esempio, puoi caricare esplicitamente in ritardo i moduli per decodificatore video o Wi-Fi dopo aver cancellato il flusso di avvio init (sys.boot_complete ad esempio indicatore proprietà Android). Assicurati che gli HAL per il caricamento tardivo di moduli abbastanza a lungo quando non sono presenti driver kernel.

In alternativa, puoi utilizzare il comando wait<file>[<timeout>] di init nell'avvio lo scripting rc del flusso attende le voci selezionate di sysfs per mostrare i moduli driver hanno completato le operazioni del probe. Un esempio è l'attesa del caricamento del driver dello schermo in background durante il recupero o fastbootd, prima di presentare la grafica del menu.

Inizializza la frequenza della CPU su un valore ragionevole nel bootloader

Non tutti i SoC/prodotti potrebbero essere in grado di avviare la CPU alla massima frequenza a causa di problemi di temperatura o di alimentazione durante i test del ciclo di avvio. Tuttavia, assicurati che il bootloader imposti la frequenza di tutte le CPU online al massimo possibile in sicurezza per un SoC o un prodotto. Questo è molto importante perché, con una kernel modulare, la decompressione ramdisk init avviene prima del kernel CPUfreq è possibile caricare il driver. Pertanto, se il bootloader lascia la CPU all'estremità inferiore della sua frequenza, il tempo di decompressione del ramdisk può richiedere più tempo di un kernel compilato in modo statico (dopo l'aggiustamento per la differenza di dimensioni del ramdisk) perché la frequenza della CPU sarebbe molto bassa durante l'esecuzione di attività che richiedono un'elevata intensità di CPU (decompressione). Lo stesso vale per la memoria e la frequenza di interconnessione.

Inizializza la frequenza di CPU di grandi dimensioni nel bootloader

Prima del caricamento del driver CPUfreq, il kernel non è a conoscenza delle frequenza della CPU e non scala la capacità di pianificazione della CPU in base alla frequenza corrente. Il kernel potrebbe eseguire la migrazione dei thread alla CPU grande se il carico è sufficientemente elevato sulla CPU piccola.

Assicurati che le CPU grandi abbiano prestazioni almeno pari a quelle di quelle piccole con cui il bootloader li lascia inseriti. Ad esempio, se la CPU grande ha il doppio delle prestazioni della CPU piccola per la stessa frequenza, ma il bootloader imposta la frequenza della CPU piccola su 1,5 GHz e quella della CPU grande su 300 MHz, le prestazioni di avvio diminuiranno se il kernel sposta un thread sulla CPU grande. In questo esempio, se è sicuro avviare la CPU grande a 750 MHz, devi farlo anche se non prevedi di utilizzarla esplicitamente.

I driver non devono caricare il firmware nella prima fase di init

Potrebbero verificarsi alcuni casi inevitabili in cui il firmware deve essere prima caricato init dello stage. In generale, però, i driver non devono caricare alcun firmware nella prima fase di inizializzazione, in particolare nel contesto della ricerca del dispositivo. Caricamento del firmware nella prima fase di init determina l'interruzione dell'intero processo di avvio se il firmware non è disponibile in ramdisk di primo stadio. E anche se il firmware è presente nella prima fase ramdisk, causa comunque un inutile ritardo.