嵌入式Linux系统中的快速启动技术研究
摘要
Linux在消费电子类产品中得到了广泛应用，由于嵌入式用户对于系统启动速度较为敏感，因此快速启动技术逐渐成为研究和应用中的一个重点。本文通过对嵌
入式
Linux的启动时序和主要延时因素的分析，针对性地探讨了在各个启动阶段降低时耗的技术，重点分析了XIP技术和XIP文件系统，并给出了主要的实现过
程。
关键词 Linux 快速启动 XIP Prelink CRAMFS AXFS
嵌入式Linux系统主要特点在于使用Bootloader替代了桌面系统的BIOS，同时对系统进行了规模上的裁剪，但硬件上的劣势往往导致系统启
动速度较慢，而嵌入式产品使用者又对系统的开机速度比较敏感，这样就产生了对于提高嵌入式Linux系统启动速度的需求。本文对系统启动时执行哪些阶段的
操作，以及缩短这些操作时间的方法进行了探讨。
1 嵌入式Linux系统启动时序
目前，嵌入式系统的硬件平台和应用方向区别很大，但总体启动流程是一致的。这里的系统启动是指从用户执行上电/复位操作，到系统开始提供用户可接收的服务水平所需要的过程。典型的上电/复位时序如表1所列。
表1 嵌入式Linux系统启动时序
2 Linux快速启动方法
目前，一些Linux的发行版本已经对启动速度进行了优化。如果利用标准Linux进行开发，则启动速度的提高主要是通过内核配置和各种补丁包来实现的。下面分析快速启动的一些关键技术。
2.1 Firmware和Bootloader阶段
目标板一旦确定，Firmware运行的时间就无法改变了，Flash和RAM的读写速度也就随之确定了。但如果复位时能够绕过Firmware和
Bootloader，即允许运行中的内核加载以及运行另一个内核，可以缩短启动的时间。典型的实现有Kexec，它有2个组件，即用户空间组件
kexectools和内核补丁。另外一种办法是在内核命令行中加入reboot=soft参数，同样可以跳过Firmware，但是缺点在于无法从用户
空间调用。
对于正常启动，可以选择速度比较快的Bootloader，并对内核进行小型化处理；还可以使用高速的映像复制技术（如DMA2RAM），从而缩短复
制的时间。为了缩短解压消耗的时间，可寻求比较高效的压缩算法。但一般情况下，压缩比越高，算法越复杂，解压速度就越慢，从而造成复制时间（与压缩比成反
比）和解压时间（一般与压缩比成正比）之间的矛盾。
2.2 内核阶段
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