嵌入式Linux系統(tǒng)主要特點(diǎn)在于使用Bootloader替代了桌面系統(tǒng)的BIOS，同時對系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)模上的裁剪，但硬件上的劣勢往往導(dǎo)致系統(tǒng)啟動速度較慢，而嵌入式產(chǎn)品使用者又對系統(tǒng)的開機(jī)速度比較敏感，樣就產(chǎn)生了對于提高嵌入式Linux系統(tǒng)啟動速度的需求。本文對系統(tǒng)啟動時執(zhí)行哪些階段的操作CONTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，以及縮短這些操作時間的方法進(jìn)行了探討。

1 嵌入式Linux系統(tǒng)啟動時序

目前，嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺和應(yīng)用方向區(qū)別很大，但總體啟動流程一致的。這里的系統(tǒng)啟動是指從用戶執(zhí)行上電/復(fù)位操作，到系統(tǒng)開始提供用戶可接收的服務(wù)水平所需要的過程。典型的上電/復(fù)位時序如表1所列。

表1 嵌入式Linux系統(tǒng)啟動時序

2 Linux快速啟動方法

目前，一些Linux的發(fā)行版本已經(jīng)對啟動速度進(jìn)行了優(yōu)化。如果利用標(biāo)準(zhǔn)Linux進(jìn)行開發(fā)，則啟動速度的提高主要是通過內(nèi)核配置和各種補(bǔ)丁包來實(shí)現(xiàn)的。下面分析快速啟動的一些關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 Firmware和Bootloader階段

目標(biāo)板一旦確定，Firmware運(yùn)行的時間就無法改變了，Flash和RAM的讀寫速度也就隨之確定了。但如果復(fù)位時能夠繞過Firmware和Bootloader，即允許運(yùn)行中的內(nèi)核加載以及運(yùn)行另一個內(nèi)核，可以縮短啟動的時間。典型的實(shí)現(xiàn)有Kexec，它有2個組件，即用戶空間組件kexectools和內(nèi)核補(bǔ)丁。另外一種辦法是在內(nèi)核命令行中加入reboot=soft數(shù)www.cechina.cn，同樣可以跳過Firmware，但是缺點(diǎn)在于無法從用戶空間調(diào)用。

對于正常啟動，可以選擇速度比較快的Bootloader，并對內(nèi)核進(jìn)行小型化處理；還可以使用高速的映像復(fù)制技術(shù)(如DMA2RAM)，從而縮短復(fù)制的時間。為了縮短解壓消耗的時間，可尋求比較高效的壓縮算法。但一般情況下，壓縮比越高，算法越復(fù)雜，解壓速度就越慢，從而造成復(fù)制時間(與壓縮比成反比)和解壓時間(一般與壓縮比成正比)之間的矛盾。

2.2 內(nèi)核階段

內(nèi)核初始化時要對RealTime Clock (RTC)進(jìn)行同步。此過程要占用1s的時間www.cechina.cn，可去掉以節(jié)約時間，但這樣CPU會與正確的時間有1s的偏差，如果關(guān)機(jī)時CPU時鐘又要保存在RTC中，偏差就會不斷累積。但對于使用外部時鐘源進(jìn)行同步的系統(tǒng)，則可安全地跳過這個階段。

Preset LPJ可以用來縮短每次啟動時調(diào)用calibrate_delay()來校準(zhǔn)loops_per_jiffy消耗的時間。這個時間開銷與CPU頻率無關(guān)，在典型的嵌入式硬件環(huán)境下會消耗300ms左右。LPJ值對于固定硬件平臺應(yīng)該是一致的，可以只計算一次，在后續(xù)的啟動中就可以在啟動參數(shù)中強(qiáng)制指定LPJ值，而跳過實(shí)際的計算過程。具體方法是：在正常啟動后記錄下內(nèi)核啟動信息中的"Calibrating Delay"數(shù)值，在啟動參數(shù)中以"lpj=xxxxxx"的形式強(qiáng)制指定。

啟動過程默認(rèn)打開控制臺輸出啟動消息，但是控制臺尤其是基于幀緩沖的控制臺會減慢啟動速度。因此在嵌入式Linux產(chǎn)品中，將啟動過程中的控制臺設(shè)為靜默狀態(tài)，方法是在內(nèi)核啟動參數(shù)中加入"quiet"。

設(shè)備搜索和驅(qū)動安裝是比較耗時的操作，因此要在編譯內(nèi)核時確定需要安裝哪些驅(qū)動模塊，以免系統(tǒng)搜索那些根本不存在的設(shè)備，尤其是多余的IDE設(shè)備。對于啟動時暫時不用安裝的設(shè)備，盡量將驅(qū)動編譯成模塊，在以后空閑時或者使用設(shè)備時加載，而不是全部放在啟動階段。

2.3 用戶空間階段

傳統(tǒng)Linux的初始化腳本是由bash執(zhí)行的，在內(nèi)核引導(dǎo)后啟動init進(jìn)程(/sbin/init)。它使用一個ASCII文件(/etc/inittab)來改變運(yùn)行級別控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，這個文件中又會調(diào)用RCSript，由RCSript查找/etc/rc.d/rc5.d/并啟動相應(yīng)鏈接指向的系統(tǒng)服務(wù)。

消費(fèi)電子類Linux系統(tǒng)需要啟用圖形界面等必要的服務(wù)，未經(jīng)優(yōu)化的系統(tǒng)在這個過程中會默認(rèn)啟動很多根本用不到或者當(dāng)前用不到的系統(tǒng)服務(wù)，這一部分會花去較大的時間開銷。最簡單的優(yōu)化辦法就是根據(jù)實(shí)際需要，通過改寫服務(wù)配置文件定制系統(tǒng)服務(wù)。另外控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，init腳本的執(zhí)行是串行的，在腳本量大時會導(dǎo)致引導(dǎo)過程非常，因此可以考慮并行運(yùn)行各種服務(wù)以加快啟動的速度。現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了一些初始化程序來替代init進(jìn)程，下面介紹initng和upstart。

initng(init nextgerneration)能夠并行啟動服務(wù)從而快速完成初始化工作。initng認(rèn)為滿足了依賴關(guān)系的服務(wù)就可以啟動。在從外存加載一個腳本或等待硬件設(shè)備啟動的同時，可以運(yùn)行另一個腳本來啟動別的服務(wù)，使系統(tǒng)在CPU 和 I/O 之間實(shí)現(xiàn)較好的平衡。作為一個基于依賴關(guān)系的解決方案，initng使用自己的初始化腳本集，它

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的嵌入式Linux初始化硬件RTC,嵌入式Linux系统中的快速启动技术研究的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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