Android/Linux boot time分析优化

如果需要优化boot time，就需要一个量化的工具来分析每个阶段的时间消耗。这种类型的优化特别适合使用基于timeline的图表，有着明显的时间顺序。要求不但能给出整个流程消耗的时间，还要能对流程进行细化，获得每个阶段的时间。先从总体上查看优化程度，然后逐个查看异常的阶段。

分析工具化之后，可以快速的迭代，获得测试结果的平均值和均方差，已验证修改的有效性和稳定性。

基于analyze_boot.py分析Android/Linux的kernel boot时间

1.修改HiKey的BoardConfig.mk文件，使能initcall_debug，增加dmesg buffer大小。

diff --git a/hikey/BoardConfig.mk b/hikey/BoardConfig.mk
index 6d17130..64e8789 100644
--- a/hikey/BoardConfig.mk
+++ b/hikey/BoardConfig.mk
@@ -4,7 +4,7 @@ TARGET_BOARD_PLATFORM := hikey
ifeq ($(TARGET_KERNEL_USE_4_1), true)
BOARD_KERNEL_CMDLINE := console=ttyAMA3,115200 androidboot.console=ttyAMA3 androidboot.hardware=hikey firmware_class.path=/system/etc/firmware efi=noru
else
-BOARD_KERNEL_CMDLINE := console=ttyFIQ0 androidboot.console=ttyFIQ0 androidboot.hardware=hikey firmware_class.path=/system/etc/firmware efi=noruntime
+BOARD_KERNEL_CMDLINE := console=ttyFIQ0 androidboot.console=ttyFIQ0 androidboot.hardware=hikey firmware_class.path=/system/etc/firmware efi=noruntime initcall_debug log_buf_len=16M
endif
 
BOARD_SYSTEMIMAGE_PARTITION_SIZE := 1610612736

2.adb shell dmesg保存内核log到dmesg.txt中。

adb shell dmesg > dmesg.txt

3.使用analyze_boot.py分析dmesg.txt，生成从kernel启动到启动用户空间init之间timeline图表。

./analyze_boot.py -dmesg dmesg.txt
          Host: lenovo-Product
     Test time: 2017-01-09_19:16:25
     Boot time: 1970-01-01_08:00:03
Kernel Version: 4.4.0-31-generic
  Kernel start: 0.000
    init start: 5977.254

4.结果分析。

整个boot情况概况如下：

查看某一个细节的启动时间，如hisi_thermal_driver_init：

工具代码分析

analyze_boot.py：https://github.com/arnoldlu/suspendresume/blob/master/analyze_boot.py

基于bootchart分析Android boot time

bootchart是一个用于分析系统启动过程的可视化工具，包括数据收集和可视化两部分。

在Android中，数据收集功能集成到初始化命令init中了。bootchart的官方信息在：http://www.bootchart.org/

bootchart大致流程是在待测设备（Android等）收集数据（bootchart.tgz），然后使用bootchart工具分析，并生成SVG等可视化图表，可以使用Inkscape或者Web Browse打开SVG进行分析。

1.安装分析工具

sudo apt-get install bootchart

2.准备Android bootchart功能

3.触发bootchart功能

4.收集测试数据

5.生成可视化图表

pybootchartgui

Using bootchart on Android：http://elinux.org/Using_Bootchart_on_Android

Ubuntu bootchart分析

Ubuntu从15.04切换到了systemd作为init启动。

systemd-analyze作为systemd的相关命令，用于分析系统启动性能。systemd-analyze还包含一些列子命令。

systemd-analyze time和systemd-analyze一样用于显示用户空间启动前内核启动时间和用户空间启动时间。

Startup finished in 4.331s (kernel) + 42.551s (userspace) = 46.883s

systemd-analyze blame显示以时间从长到短的启动服务列表。

8.977s NetworkManager-wait-online.service
          8.315s click-system-hooks.service
          7.867s apparmor.service
          7.848s expressvpn.service
          7.737s dev-sda2.device
          7.053s networking.service
          5.517s ModemManager.service
          5.415s grub-common.service
          5.025s irqbalance.service
          4.975s apport.service
          4.834s speech-dispatcher.service
          4.833s ondemand.service
          3.469s lightdm.service
          3.394s NetworkManager.service
          3.143s systemd-udevd.service
          2.624s accounts-daemon.service
          2.412s thermald.service
          2.401s systemd-logind.service
          2.365s rsyslog.service
          1.465s plymouth-start.service
          1.374s media-sda1.mount
          1.344s gpu-manager.service
          1.232s upower.service
          1.129s keyboard-setup.service
          1.125s systemd-tmpfiles-setup-dev.service
          1.118s user@1000.service
          1.056s ssh.service
           970ms console-setup.service
           918ms dev-loop0.device
           898ms polkitd.service
           893ms glances.service
           882ms lm-sensors.service

...

systemd-analyze critical-chain显示最耗时服务单元。

The time after the unit is active or started is printed after the "@" character.
The time the unit takes to start is printed after the "+" character.

graphical.target @42.534s
└─multi-user.target @42.534s
  └─expressvpn.service @34.685s +7.848s
    └─network-online.target @34.674s
      └─NetworkManager-wait-online.service @25.696s +8.977s
        └─NetworkManager.service @22.287s +3.394s
          └─dbus.service @19.994s
            └─basic.target @19.980s
              └─sockets.target @19.980s
                └─snapd.socket @19.928s +47ms
                  └─sysinit.target @19.912s
                    └─apparmor.service @12.017s +7.867s
                      └─local-fs.target @12.007s
                        └─run-user-1000-gvfs.mount @36.764s
                          └─run-user-1000.mount @29.632s
                            └─local-fs-pre.target @7.292s
                              └─systemd-remount-fs.service @7.136s +119ms
                                └─systemd-journald.socket @2.458s
                                  └─-.slice @2.448s

systemd-analyze plot > systemd.svg

systemd-analyze dot

systemd-analyze dump

systemd-analyze set-log-level

systemd-analyze set-log-target

systemd-analyze verify

/etc/systemd/bootchart.conf

/etc/default/grub

systemd-analyze