3、内核启动加速：内核压缩与解压策略、DTS裁剪

大家好，我是你们的嵌入式系统讲师。今天我们来聊聊内核启动加速里非常关键的一环——压缩与解压策略，以及DTS裁剪。

说实话，很多工程师把精力都花在优化uboot和文件系统上，却忽略了内核本身。你想想看，内核从加载到解压再到初始化，这个过程占用了整个启动时间的很大比重。我见过不少项目，uboot优化得飞快，结果卡在内核解压上，白白浪费了好几秒。

3.1 内核压缩方式的选择

内核镜像通常都是压缩的。为什么？因为Flash空间太宝贵了。但压缩和解压是一对矛盾体——压缩率越高，镜像越小，但解压时间越长。

常见的压缩算法有这么几种：

压缩方式	压缩率	解压速度	适用场景
gzip	中等	快	通用场景，最常用
lzo	较低	极快	追求启动速度
lzma	高	慢	Flash空间极度紧张
xz	很高	很慢	极少使用，解压太慢

我个人习惯，在机顶盒项目里首选lzo。为什么？因为机顶盒的Flash通常有128MB甚至更大，空间不是主要矛盾。启动速度才是用户体验的关键。lzo的解压速度比gzip快30%左右，虽然压缩率差一些，但换来的是实实在在的秒级提升。

怎么配置呢？在内核配置里找到这里：

General setup  --->
    Kernel compression mode  --->
        (X) LZO

嗯，就这么简单。但要注意，选了lzo之后，你的uboot也得支持lzo解压。我记得有一次帮客户调试，内核配了lzo，结果uboot还是老版本的gzip解压，直接启动失败。这个坑我踩过，大家引以为戒。

3.2 解压位置与解压时机

内核解压的位置也很讲究。默认情况下，内核会解压到内存的某个固定地址。但如果你用的是多核处理器，或者有DMA占用内存，就得小心了。

我建议的做法是：

• 把解压地址放在内存的高端区域，避开uboot和DMA缓冲区
• 如果可能，使用CONFIG_RELOCATABLE选项，让内核自己决定解压位置

还有一个技巧——提前解压。什么意思？就是在uboot阶段就把内核解压好，然后直接跳转到解压后的地址。这样内核启动时就不用再解压了。

不过要注意，未压缩的内核镜像大小通常在5-10MB，对于128MB的Flash来说问题不大。但如果是小容量Flash，还是老老实实用压缩吧。

3.3 DTS裁剪——去掉你不需要的

DTS（Device Tree Source）是内核描述硬件的方式。但很多厂商的DTS都是复制粘贴来的，里面塞了一大堆用不到的节点。

为什么会这样？因为开发板厂商为了兼容性，会把所有可能的硬件都列在DTS里。但你的产品只用到了其中一部分。那些多余的节点，内核启动时都会去初始化，白白浪费时间。

我曾经接手过一个项目，DTS文件有3000多行。仔细一看，里面光I2C设备就定义了20多个，实际上只用了3个。还有一堆GPIO、SPI、UART节点，全是摆设。

怎么裁剪？我的做法是：

1. 先搞清楚产品用了哪些外设
2. 对照原理图，只保留对应的节点
3. 删除所有status = "disabled"的节点——既然禁用了，留着干嘛？
4. 检查时钟和电源节点，去掉未使用的

举个例子，这是裁剪前的DTS：

&i2c0 {
    status = "okay";
    touch@38 {
        compatible = "goodix,gt911";
        reg = <0x38>;
    };
    /* 实际上没用到的设备 */
    eeprom@50 {
        compatible = "at24,24c02";
        reg = <0x50>;
    };
};

&i2c1 {
    status = "disabled";  /* 这个总线根本没接设备 */
    /* 里面还有一堆子节点，全是浪费 */
};

裁剪后：

&i2c0 {
    status = "okay";
    touch@38 {
        compatible = "goodix,gt911";
        reg = <0x38>;
    };
};
/* i2c1 整个删除，因为没用到 */

裁剪完DTS后，重新编译内核。你会发现内核镜像变小了，启动时间也缩短了。一般来说，每减少100行DTS，启动时间能快50-100毫秒。积少成多，效果很明显。

3.4 实战经验总结

好了，我们来总结一下今天的内容：

• 压缩策略：追求速度用lzo，追求空间用gzip
• 解压优化：考虑提前解压或使用未压缩镜像
• DTS裁剪：只保留必要的硬件节点，删除所有disabled节点

最后说一句，内核启动加速不是一蹴而就的事。我建议你先用printk.time打开内核时间戳，看看每个阶段花了多少时间。然后针对耗时最长的部分下手。这样效率最高。

下一章我们会讲内核启动参数的优化，包括如何去掉不必要的内核模块和驱动。到时候再聊。