Android 开机底层优化

本篇博文作为Android 开机优化 的续篇，之前的博文在排查底层耗时比较粗糙。本篇作为补充，提供剖析底层耗时的方法。

优化Bootloader

• 减少不必要的log，最近遇到的开机慢问题就发现UART log没有关闭，这里一般而言能优化1s左右的时间。UART关闭改动kernel config文件的如下：

CONFIG_SERIAL_MSM_HSL=n
CONFIG_SERIAL_MSM_HSL_CONSOLE=n

Android 开机优化 里也提到了可以移除部分无用的kernel config，为了方便check，编写了一个python脚本，可以方便查看哪些无用config依然包含在项目中。

#!/usr/bin/env python
'''
@author: azhengye
'''
import difflib
import sys

_DEFAULT_CAN_REMOVE_CONFIG = [
    'CONFIG_SCHED_DEBUG\n',
    'CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK\n',
    'CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_EARLY_LOG_SIZE\n',
    'CONFIG_DEBUG_KMEMLEAK_DEFAULT_OFF\n',
    'CONFIG_DEBUG_SPINLOCK\n',
    'CONFIG_DEBUG_MUTEXES\n',
    'CONFIG_DEBUG_ATOMIC_SLEEP\n',
    'CONFIG_DEBUG_STACK_USAGE\n',
    'CONFIG_DEBUG_LIST\n',
    'CONFIG_FAULT_INJECTION_DEBUG_FS\n',
    'CONFIG_LOCKUP_DETECTOR\n'
    'CONFIG_DEBUG_PAGEALLOC\n',
    'CONFIG_PAGE_POISONING\n',
    'CONFIG_RMNET_DATA_DEBUG_PKT\n',
    'CONFIG_MMC_PERF_PROFILING\n',
    'CONFIG_DEBUG_BUS_VOTER\n',
    'CONFIG_SLUB_DEBUG\n',
    'CONFIG_DEBUG_BUGVERBOSE\n',
    'CONFIG_ALLOC_BUFFERS_IN_4K_CHUNK\n',
    'CONFIG_SERIAL_CORE\n',
    'CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE\n',
    'CONFIG_SERIAL_MSM_HSL\n',
    'CONFIG_SERIAL_MSM_HSL_CONSOLE\n',
    'CONFIG_MSM_TZ_LOG\n',
    'CONFIG_DYNAMIC_DEBUG\n',
    'CONFIG_ANDROID_LOGGER\n',
    'CONFIG_IMX134\n',
    'CONFIG_IMX132\n',
    'CONFIG_OV9724\n',
    'CONFIG_OV5648\n',
    'CONFIG_USB_MON\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_DATAFAB\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_FREECOM\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_ISD200\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_USBAT\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_SDDR09\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_SDDR55\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_JUMPSHOT\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_ALAUDA\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_KARMA\n',
    'CONFIG_USB_STORAGE_CYPRESS_ATACB\n',
    'CONFIG_SEEMP_CORE\n',
    'CONFIG_MSM_SMEM_LOGGING\n',
    'CONFIG_IOMMU_DEBUG\n',
    'CONFIG_IOMMU_DEBUG_TRACKING\n',
    'CONFIG_IOMMU_TESTS\n',
    'CONFIG_MOBICORE_DRIVER\n',
    'CONFIG_MSDOS_FS\n',
]

def main(argv):
  if len(argv) != 2:
     print '%s: invalid arguments' % argv[0]
     return 2
  filename1 = argv[1]
  try:
    with open(filename1, "r") as f1:
      str1 = f1.readlines();
      list1 =[]
      for string in str1:
          if string.startswith('#') or len(string) <= 6:
              continue
          list1.append(string.split('=')[0]+'\n')
    diffs = difflib.unified_diff(
        _DEFAULT_CAN_REMOVE_CONFIG, list1)
  except Exception as e:
    print "something wrong: %s" % e
    return 1
  status_code = 0
  for diff in diffs:
    if diff.startswith('+') or diff.startswith('-') or diff.startswith('@'):
        continue
    sys.stdout.write('follow config can be remove====>')
    sys.stdout.write(diff)
    status_code = 1
  return status_code

if __name__ == '__main__':
  sys.exit(main(sys.argv))

特别说明下脚本中_DEFAULT_CAN_REMOVE_CONFIG只是一个通用的可移除config列表,在移除之前一定要跟具体项目挂钩check。

脚本使用方法：
a： 先单独编译user版本的kernel，然后去out目录下找到生成的.config文件。
b： 保持上述脚本为check-config.py。 运行check-config.py .config
输出如下类似结果:

follow config can be remove====> CONFIG_MMC_PERF_PROFILING
follow config can be remove====> CONFIG_MSM_TZ_LOG

• 内核编译完成后会生成zImage内核镜像文件。然后bootloader加载zImage，这之后就需要解压zImage.默认的压缩算法是GZIP，使用LZ4压缩算法能缩短时间。可以参考该patch[https://patchwork.kernel.org/patch/6810841/] 来修改。这块节省的时间有限，不到1s，权衡利弊后，最终没有take到实际项目中，追求完美的你可以试试。风险自担-_-

boot签名校验优化

最近新项目上出现的这个坑，由于项目是高通平台，同时自定义了一套自己的签名规则，在自定义签名出问题时，又会重新走高通的签名。拉长了启动时间。之前怀疑过这块，但苦于找不到证据。最终还是在查看/proc下面的一堆节点时找到了线索，cat /proc/morelog找到了证据：

[730] boot_verifier: Signature decrypt failed! Signature invalid = -1
[790] Your device has loaded a different operating system.
Wait for 5 seconds before proceeding

拿到这个证据，找负责签名的同事更改这块，优化了不少时间。

同时还发现了一个好东西/proc/bootprof，之前没有关注过这个节点，cat一下看到了非常有用的信息，列出来感受下。

----------------------------------------
0       BOOT PROF (unit:msec)
----------------------------------------
       953        : preloader
       779        : first logo
      2671        : lk
----------------------------------------
        20.233999 : ON
       135.360846 :    1-swapper/0       : initcall: arm64_device_init    49.639539ms
       218.746846 :    1-swapper/0       : initcall: event_trace_init    33.785154ms
       236.874461 :    1-swapper/0       : probe: probe=platform_drv_probe drv=mt-pmic(ffffffc001076840)    15.639385ms
       236.918615 :    1-swapper/0       : initcall: pmic_mt_init    16.109692ms
       311.124539 :    1-swapper/0       : initcall: populate_rootfs    71.181924ms
       381.334693 :    1-swapper/0       : probe: probe=platform_drv_probe drv=musb-hdrc(ffffffc0010829f0)    17.795231ms
       381.360769 :    1-swapper/0       : probe: probe=platform_drv_probe drv=musb-mtu3d(ffffffc001082c30)    17.965769ms
       381.861308 :    1-swapper/0       : initcall: mtu3d_driver_init    18.712692ms
      1717.001003 :    1-swapper/0       : probe: probe=i2c_device_probe drv=bq25890(ffffffc00110cc58)  1248.854233ms
      1717.779465 :    1-swapper/0       : initcall: bq25890_init  1249.733311ms
      1828.548927 :    1-swapper/0       : probe: probe=platform_drv_probe drv=mtkfb(ffffffc001096780)    29.705308ms
      1829.394927 :    1-swapper/0       : initcall: mtkfb_init    30.689154ms
     //省略内容

还有/proc/bootmsg节点也非常有用。
这里正好弥补了Android 开机优化 中perftool的不足，能看到更底层的启动耗时。

systrace debug 开机问题

systrace的根基是linux 的ftrace，它不仅能分析上层的性能问题，底层问题同样也可以使用，不过需要对底层代码做些修改。具体如下：

• 修改frameworks/native/cmds/atrace/atrace.rc
  打开默认关闭的trace开关。

-    write /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on 0
+    #write /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on 0

• 适当的位置加入如下改动，之所以适当，因为不同平台编译文件有差异，这个需要结合项目代码去寻找位置。高通平台可以在device/qcom/common/common.mk文件中添加：

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += debug.atrace.tags.enableflags=802922

• 同样适当的make文件中加入如下修改，比如BoardConfig.mk文件

BOARD_KERNEL_CMDLINE += trace_buf_size=64M trace_event=sched_wakeup,sched_switch,sched_blocked_reason,sched_cpu_hotplug,block,ext4

• 项目的init.rc文件加入如下修改,目的是结束trace记录。

 on property:sys.boot_completed=1
    start qrngp
+   write /d/tracing/tracing_on 0
+   write /d/tracing/events/ext4/enable 0
+   write /d/tracing/events/block/enable 0

做完上述修改后编译烧录镜像文件，待开机结束后执行:

adb root && adb shell "cat /d/tracing/trace" > boot_trace

然后执行

external/chromium-trace/catapult/tracing/bin/trace2html boot_trace 

上述命令可以将trace log转成systrace文件，用chrome浏览器打开，方便分析。

总结

开机优化问题涉及的模块很多，通过这两篇博文，大致给出了从底层到上层的分析方法和部分解决方案。欢迎大家一起探讨分享。