快速開機實作瓶頸簡記

最近Fast Boot』、『快速開機』、『5 秒開機』、『XPUD』這些關鍵字紅到爆炸經常在快速開機的討論話題中所聽到。自從 EeePC 的推出自豪的標榜 15 秒開機後快速開機的話題越來越熱門,然後 Aspire One 驚人的 11 秒開機,讓開機的速度』一時間變成了各家研究的首要方向。不久前由知名 Penk 所發展的 7 秒開機 XPUD,直到最近 Intel Moblin 所展示的 5 秒開機,都著實讓人感到不可思議

接下來呢?難道 5 秒開機真的已經是極限了嗎?

由於到處打工,也碰到許多與相關的案子,近來更被許多老闆們要求進行加快開機的速度。進行加速的過程中從開始幾秒鐘為單位的計較,到最後連小數位以下的時間都要精精算計,每一次都證明了5 秒鐘似乎真的是極限

一個開機速度所會碰到的瓶頸大致上如下:
  1. Kernel Initializing
  2. Driver Initializing
  3. Filesystem Initializing
  4. I/O
通常 Kernel + Driver + Filesystem 使用 2 秒(經過數不清的調較和修改 kernel 後),Userspace Initializing + Xorg + Desktop Environment 用 2.x 秒,整個估算大概會是 5 到 6 秒鐘。經過測試其實應該有可以再加速的空間

仔細觀察了 KernelSynaptic Touchpad 就吃了 0.5 秒,IDE 的 probe 也吃了 0.6 秒,單是這兩支 driver 就吃掉了近五分之一的開機時間實在是慢的驚人。其中有趣的是,通常在 netbook 上ide1 沒有 Device,但在這部份卻要花上 0.16 秒,讓人很想要 dirty hack 接讓 kernel 閃過 ide1 的 scan。 :P

其實在整個開機流程中,最大的瓶頸在於 I/O,Userspace 的程式都伴隨著大量的 config file、Font、Library,如何提升載入速度是很重要的課題。這部份Moblin 的 Super Readahead 作法的確很暴力利用多引線平行榨乾 I/O,使重要的檔案預先載入。另外由於 SSD 讀取速度極快,一般來說將每個 block 加大,或也是個提升速度的方法,不過這部份還要待測

Xorg 現在很聰明不吃 config file 一樣自己跑得很開心,原因是他將自動偵測的機制放在裡面了,這樣讓 User 們不再需要了解痛苦的 X 設定,但確讓 X 的啟動速度拖慢了,在這部份,雖然已經有人再著手改進,如: Fedora OneSecondX,但目前還是要花點時間啟動 Xorg,想必還是需要再研究看看

在 netbook 上,一般的 Desktop Environment 已經被所謂的 Application Launcher 所慢慢取代,但無論如何,他們都有很多的 *.desktop 和 Icons 需要被載入,如何改進並加入 cache 機制就是一個很重要的方向,與其使用 Readahead 的方式去增進這部份的速度,還不如直接使用 cache 去解決

後記

將最近研究『Fastboot』的筆記大致隨筆了一下,許多想法還待實作,希望有朝一日能做到1 秒開機,不過現在看來真的是天方夜談。(笑!光 Kernel 都跑不完了)

咦!?要是把 Userspace 的東西強行植入 Kernel,會不會是一個可行的方法呢?反正這年頭就是要髒,髒才有錢賺不是嗎?

留言

  1. Just for your reference:

    日本研發的 Wrap 2 技術,讓 Linux 休眠的復原時間更短

    Linux boots in 2.97 seconds
    http://www.linuxdevices.com/news/NS5185504436.html

    2.97 秒~某種"不同面向"的快速開機~

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  2. 有 Fred 大師幫忙 SEO, 啾甘心. :$

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  3. To Jazz Wang:

    的確,若是將最精簡的 Memory dump 下來成 Image ,然後在開機時寫回去記憶體,是一種可行的方法。

    我也曾想過朝此方向,不過啟動完以後的記憶體區塊,一定是破爛不堪,抓成 Image 也太過浪費空間,而且,許多東西讓程式自動產生也遠比從 I/O 讀取還快。

    或許可將這些因素分析後,重新架構開機流程,也許可以更快的突破現有的開機速度瓶頸。

    To Penk:
    大師 Penk 貢獻給我的 SEO ,遠不及這篇短文共獻給您的多呀!m(_ _)m

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  5. MontaVista 說明了簡化開機流程的三個階段,看樣子並沒有一個軟體可以幫忙簡化這個步驟,只是告訴大家一秒鐘開機完畢是可以辦到的。

    Innovators get Linux to boot in 1 second
    http://www.edn.com/contents/images/6720353.pdf

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