盡可能快的啟動系統(tǒng)，對于自動化設(shè)備是非常重要的。系統(tǒng)能夠在用戶無法感知的時間內(nèi)啟動，也就意味著在不需要工作時，可以完全切斷電源，而不是掛起 進(jìn)入休眠狀態(tài)。本文基于Atmel AT91系列片上系統(tǒng)和NAND閃存，經(jīng)過一系列的優(yōu)化，將Linux系統(tǒng)啟動時間，從最初的11秒，降低到最終的656毫秒。

背景知識

系統(tǒng)從上電到完全啟動，需要經(jīng)過許多過程。一個簡化的啟動流程大概包含：

硬件重置
啟動引導(dǎo)程序（bootloader）
操作系統(tǒng)初始化
應(yīng)用程序執(zhí)行
其中硬件非常關(guān)鍵，但是硬件一般難以更改。后續(xù)的優(yōu)化，主要針對引導(dǎo)程序、Linux內(nèi)核和應(yīng)用程序展開。

引導(dǎo)程序優(yōu)化

引導(dǎo)程序主要完成對CPU的基礎(chǔ)設(shè)置，處理ARM標(biāo)記（ATAGS，ARM TAGS）或設(shè)備樹（device trees），切換存儲管理單元（MMU，Memory Management Unit）等工作。

對于U-Boot，常用的優(yōu)化方式有：

刪除不不要的功能：如網(wǎng)絡(luò)加載等，如果不需要，那么直接移除這些代碼吧；
關(guān)閉不需要的功能
關(guān)閉內(nèi)核鏡像驗證
關(guān)閉引導(dǎo)程序輸出
關(guān)閉啟動延遲

將通用功能的引導(dǎo)程序修改成一個優(yōu)化后的初始程序加載器（Initial Program Loader，IPL），對于U-Boot，可以通過SPL（Second Program Loader，第二階段程序加載器）來實現(xiàn)。

內(nèi)核優(yōu)化

Linux內(nèi)核被設(shè)計的非常靈活，可以針對需要的功能做各種配置優(yōu)化。因此，優(yōu)化內(nèi)核對于系統(tǒng)啟動速度是至關(guān)重要的。

首先，移除一切不要的驅(qū)動，盡可能的減少內(nèi)核加載的內(nèi)容，能夠大大縮短系統(tǒng)啟動時間。其次，還有很多內(nèi)核選擇可能需要進(jìn)一步嘗試，比如內(nèi)核壓縮方 式，對于嵌入式系統(tǒng)來說，LZO壓縮方式，通常會是一個不錯的選擇。最后，還可以通過定制一些啟動參數(shù)，達(dá)到加快啟動的目的。例如可以通過“l(fā)pj=”參 數(shù)，預(yù)設(shè)每個循環(huán)需要的節(jié)拍數(shù)（loops per jiffy，lpj）的值，避免系統(tǒng)在啟動時自動推算。這樣在基于ARMv5的系統(tǒng)中，可以節(jié)省100ms以上的時間。

對于內(nèi)核啟動的優(yōu)化，可以通過bootgraph.pl腳本（位于內(nèi)核源碼的script/bootgraph.pl）來繪制內(nèi)核啟動耗時圖表，用以分析啟動最耗時的地方。這個腳本使用非常簡單，直接將dmesg的輸出作為其輸入，即可生成svg圖表：

生成的圖表如下圖，

圖中每一個色段表示一個功能的初始化耗時。可以簡單的關(guān)閉不需要的功能，或者針對功能進(jìn)行特定的優(yōu)化。

除了內(nèi)核本身之外，內(nèi)核所在的文件系統(tǒng)也對系統(tǒng)啟動有著非常大的影響。對于使用閃存芯片作為存儲的系統(tǒng)來說，UbiFS是一個很好的選擇。它能夠容忍意外斷電，有著出色的掛載速度，以確保系統(tǒng)快速啟動。

應(yīng)用程序優(yōu)化

內(nèi)核完成系統(tǒng)啟動之后，接來下就是執(zhí)行應(yīng)用程序。對于應(yīng)用程序的優(yōu)化，主要有兩部分，一部分是由應(yīng)用程序來接管啟動的INIT進(jìn)程，另一部分是優(yōu)化應(yīng)用程序的鏈接方式。

標(biāo)準(zhǔn)的SystemV INIT程序，需要執(zhí)行一堆啟動腳本。對于嵌入式系統(tǒng)來說，大部分是沒有意義的。另一部分（比如掛載文件系統(tǒng)），可以由應(yīng)用程序自己來實現(xiàn)。然后，可以在內(nèi)核啟動參數(shù)中通過“init=”參數(shù)，將INIT進(jìn)程直接指定為應(yīng)用程序。

應(yīng)用依賴的動態(tài)鏈接庫，會按照以下順序查找：

LD_PRELOAD環(huán)境變量指定的路徑（一般對應(yīng)文件/etc/ld.so.preload）；
ELF .dynamic節(jié)中DT_RPATH入口指定的路徑，若DT_RUNPATH入口不存在的話；
環(huán)境變量LD_LIBRARY_PATH指定的路徑，但如果可執(zhí)行文件有setuid/setgid權(quán)限，則忽略這個路徑；編譯時指定--library-path會覆蓋這個路徑；

ELF .dynamic節(jié)中DT_RUNPATH入口指定的路徑；
ldconfig緩存中的路徑（一般對應(yīng)/etc/ld.so.cache文件），若編譯時使用了-z nodeflib的鏈接選項，則此步跳過；
/lib，然后/usr/lib路徑 ，若使用了-z nodeflib鏈接選項，則此步亦跳過；

因此，盡可能的將應(yīng)用程序依賴的動態(tài)鏈接庫放到優(yōu)先查找的路徑，可以加快鏈接速度。對于交叉編譯環(huán)境特別需要注意，主機(jī)上的動態(tài)鏈接庫位置和目標(biāo)系統(tǒng)上的位置可能不一致，這會增加應(yīng)用程序執(zhí)行時動態(tài)鏈接庫的加載時間。

總結(jié)

基于上面提到的三個優(yōu)化點(diǎn)，可以將系統(tǒng)的啟動時間，從最初的11s降低到656ms（數(shù)據(jù)參考Jan Altenberg在都柏林舉行的嵌入式Linux會議上的演講稿）。從硬件到引導(dǎo)程序再到內(nèi)核最后到應(yīng)用程序，每個啟動步驟都有自己可優(yōu)化的地方，經(jīng)過一些簡單的優(yōu)化，就可以減少系統(tǒng)的啟動時間。

ps：linux下啟動和關(guān)閉網(wǎng)卡命令

ifup、ifdown：linux命令 　　
實時地手動修改一些網(wǎng)絡(luò)接口參數(shù)，可以利用ifconfig來實現(xiàn)，如果是要直接以配置文件，亦即是在 /etc/sysconfig/network-scripts里面的ifcfg-ethx等文件的設(shè)置參數(shù)來啟動的話，那就得要通過ifdown或ifup來實現(xiàn)了。 　　

ifup與ifdown真是太簡單了。這兩個程序其實是script而已，它會直接到 /etc/ sysconfig/network-scripts目錄下搜索對應(yīng)的配置文件，例如ifup eth0，它會找出ifcfg-eth0這個文件的內(nèi)容，然后加以設(shè)置。關(guān)于ifcfg-eth0的設(shè)置請參考前一章連上Internet的說明。

　　不過，由于這兩個程序主要是搜索設(shè)置文件（ifcfg-ethx）來進(jìn)行啟動與關(guān)閉的，所以在使用前請確定ifcfg-ethx是否真的存在于正確的目錄內(nèi)，否則會啟動失敗。另外，如果以ifconfig eth0來設(shè)置或者是修改了網(wǎng)絡(luò)接口后，就無法再以ifdown eth0的方式來關(guān)閉了。因為ifdown會分析比較目前的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)與ifcfg-eth0是否相符，不符的話，就會放棄這次操作。因此，使用ifconfig修改完畢后，應(yīng)該要以ifconfig eth0 down才能夠關(guān)閉該接口。

如何讓LINUX網(wǎng)卡開機(jī)自動啟動

激活網(wǎng)卡的命令是：ifconfig eth0 up你既然知道了命令，自己做一個腳本，放在啟動項目就可以了。

建議通過編輯網(wǎng)卡配置文件修改網(wǎng)卡配置文件保存在/etc/sysconfig/network-scripts目錄下面，第一塊網(wǎng)卡的文件是ifcfg-eth0,第二塊是ifcfg-eth1，以此類推，所以，如果如果你有一塊，那么你就輸入一下命令vi  /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0，打開之后，將ONBOOT=no，改為ONBOOT=yes,(如果沒有，手動添加ONBOOT=yes),保存退出，重啟服務(wù)。

在/etc/sysconfig/network-scripts中添加ONBOOT=yes設(shè)置網(wǎng)絡(luò)開機(jī)自動啟動

以上內(nèi)容是大家介紹了1秒內(nèi)啟動linux的方法，對啟動linux相關(guān)知識感興趣的朋友一起學(xué)習(xí)吧。