Linux系统快速启动方案

========================= 基本常识 =========================

Linux系统基本启动流程：

1、 CPU从ROM（如果有的话）的0x0地址开始读取代码，执行loader；

2、 Loader初始化ram，从rom中拷贝uboot或kernel的镜像到ram的指定地址并执行；

3、 Uboot（如果有）拷贝kernel镜像和dtb文件到ram的指定地址，并运行kernel；

4、设置bootargs会被覆盖，kernel启动；

5、 Kernel自解压；

6、 Kernel初始化；

7、 Kernel加载内置驱动程序，启动硬件设备；

8、加载文件系统，读取并执行/etc/inittab.

========================= 快速启动原理 =========================

一、基本原理

1、硬件IO时间；

2、流程精简；

3、内核精简；

二、启动流程分析

1、 0x0，一级loader，配置ram； à必须；

2、拷贝uboot或kernel及dtb到ram； à必须，从ROM读值，IO时间；

3、 Uboot（如果有）拷贝kernel和dtb； à可去除，直接跳过；

4、设置bootargs，kernel启动； à非必须，不占IO时间；

5、 Kernel自解压； à可精简，但会加长2的IO时间；

6、 Kernel初始化； à必须；

7、 Kernel加载内置驱动程序，启动硬件设备； à可精简，占大量IO时间；

8、扫描ROM； à可去除；

9、挂载文件系统； à必须，但为了8，可调整到2；

10、读取并执行/etc/inittab. à必须；

三、基本思路

1、 Loader

Loader存在的目的就是为了引导系统；
除非必要，不需要loader来驱动硬件，否则linux就没有存在的必要；

2、 Kernel

必要的常识：Kernel的启动只与CPU及ram有关；
Kernel内嵌驱动，是为了应对固件挂载前必须要做的硬件IO操作；

3、文件系统

Kernel启动时，文件系统不一定要从rom中读取，也可以在ram中读取；
Rom在loader中已经能够使用，可以趁这个时候把需要的东西一次性读出，没有必要占用kernel启动的宝贵时间；
为了加速loader加载文件系统的速度，文件系统又可分为通用部分（<3mb）、固件部分，由kernel中的cramfs驱动加载启动文件系统，先完成启动任务，再从启动文件系统中加载rom设备的驱动，再加载固件文件系统；

四、调整后的启动流程

1、 0x0，一级loader，配置ram；

2、拷贝kernel（精简），dtb，文件系统镜像（精简）到ram；

3、设置bootargs，kernel启动；

4、 Kernel自解压；

5、 Kernel初始化；

6、 Kernel加载必须的驱动程序备；

7、挂载通用文件系统；

8、读取并执行/etc/inittab；

9、挂载固件，包括驱动程序、额外的应用软件及LIB；

========================= 快速启动配置 =========================

一、精简loader

思路：

1、 Loader的目的是为内核准备启动的条件；

2、 Loader跳过准备运行环境的步骤，直接加载内核即可；

方法：

注：各大厂商的bootloader千差万别，只能介绍大概的办法

1、如果官方工程有跳过uboot的方法，那么直接采用这种方法；

2、若1不可取，则删改uboot代码，在进入uboot，硬件初始化结束后，不进行uboot用户环境的初始化，直接使用源代码加载和启动镜像；

效果：bootloader过程耗时减少；bootloader体积缩小；

二、精简kernel

思路：只保留启动所必须的驱动程序即可，如cramfs的读写驱动，音频驱动（开机音乐），其余驱动做成ko文件，放到文件系统中；

方法：

1、 make ARCH=arm menuconfig，砍掉不会用到的驱动；

2、启动时不需要的，但应用程序需要的驱动程序，设置为module，从内核剥离，；

3、 Busybox必须提供insmod功能；

效果：内核体积缩小，loadder加载kernel的时间缩短，kernel解压缩时间缩短，kernel启动到挂载文件系统的时间缩短；

三、精简rootfs（即制作通用部分）

思路：

只保留：1、busybox；2、通用的/etc配置文件；3、加载固件所需的驱动程序（rom相关）；4、启动任务所需要的文件（比如音频播放器）；5、相关运行库；使用cramfs打包，体积约2.4mb；

效果：该文件系统可以直接在ram中运行，可以延迟加载rom驱动；

四、制作固件

1、剩余的所有文件全部封装到固件系统中（ext4格式或ubi格式）；

2、但需要注意的是固件的/etc中需要有一个rc.local文件，当rootfs中定制的任务完成后，调用该文件启动固件的任务；

3、为了保持系统的正常运行，原/etc中的rcS文件在挂载固件后，要添加额外操作：

# 挂载固件

Mount /dev/*** /mnt

# 用固件的etc覆盖通用的etc，应用固件的配置及恢复写权限

Mount /mnt/etc /etc

# 用固件的var覆盖通用的var，恢复读写权限

Mount /mnt/var /var

# 扩展lib搜索范围到固件的/lib和/usr/lib，保证程序正常运行

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/mnt/lib:/mnt/usr/lib

# 执行固件的启动配置脚本

/etc/init.d/rc.local

巴特西

Linux系统快速启动方案

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