Linux kernel Low Level debug

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#linux #汇编 #string #语言

本文探讨了Linux内核启动过程中遇到的打印延迟问题。当内核在串口初始化前卡住时，会导致无法获取到任何调试信息。文章介绍了如何通过开启CONFIG_DEBUG_LL配置来实现即时打印，并详细解释了相关机制及涉及到的底层函数。

如果你运气不太好，那么第一次启动kernel，最多看见

uncompressing linux...ok, booting the kernel

从串口ttyS0出来，然后你什么都没了。这总情况遇见的机会还是很多的。多数原因是内核卡住了。你可能会问，内核卡住了不要紧呀，至少没卡住的代码中的printk应该可以出来。你这样想，那就是你还没有读过printk的代码。

在串口驱动初始话前的printk语句是不会即时的打出，而是存在内存中，然后等串口初始化完毕，这些message一下就冲了出来。

问题是如果在串口初始化完毕之前，内核卡住，那么你就什么message也看不见。

因此，问题就是解决这个即时打印的问题，linux kernel其实提供了这套机制，它的相关代码用CONFIG_DEBUG_LL包裹着。

一旦被打开，那么printk就会call printascii()函数。

printacii是汇编语言写成，在kernel/arch/arm/kernel/debug.S有定义

它不做实质的动作，主要判断string的结束。这个函数会call几个函数

addruart

waituart

senduart

busyuart

这些函数要求由汇编写成，并且和体系结构相关，一般都一定在下面的文件里

kernel/arch/arm/mach-xxx/include/mach/debug-macro.S

而且这个文件不会被单独编译，他其实就被包含在kernel/arch/arm/kernel/debug.S中：

#include <mach/debug-macro.S>

打开CONFIG_DEBUG_LL这个标志以后，你就可以得到即时debug message了

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rk3588 Linux kernel ,uboot优化
最新发布
12-19
rk3588平台上Linux内核和U-Boot优化方法可从以下方面着手： ### 编译优化 在编译过程中进行优化可以提升性能。对于Linux内核和U-Boot的编译，可以参考如下编译步骤，在编译过程中可以通过调整编译参数进行优化，例如使用`make -j` 后面的数字可以根据系统的CPU核心数合理调整，以充分利用多核性能加快编译速度。 ```bash cd ~/proj/ source build/envsetup.sh lunch rk3588_s-userdebug # rk3588_s 当前平台 make -j40 ./mkimage.sh cd RKTools/linux/Linux_Pack_Firmware/rockdev/ rm -rf Image/ update.img cp -ar ../../../../rockdev/Image-rk3588_s/ Image ./mkupdate.sh rk3588 Image/ ``` 这里的`make -j40`表示使用40个线程并行编译，可以根据实际系统的核心数等硬件资源情况进行调整，如果系统核心数更多可以增大该数值以加快编译，若系统硬件资源有限则减小该数值，避免系统资源耗尽而编译失败[^1]。 ### 功能模块优化 U-Boot通过不同编译条件可以获取三种不同功能的Loader进行分层优化。 - **TPL阶段优化**：TPL运行在sram中，主要负责ddr初始化。可以通过优化ddr初始化代码，减少初始化时间，加快TPL的执行速度。例如，对ddr寄存器的配置代码进行优化，提高访问效率。 - **SPL阶段优化**：SPL运行在ddr中，负责系统的lowlevel初始化以及后级固件加载（trust.img和uboot.img）。优化系统的lowlevel初始化流程，去除不必要的初始化步骤，同时优化后级固件加载算法，提高加载速度，减少加载过程中的等待时间。 - **U-Boot proper阶段优化**：U-Boot proper运行在ddr中，负责引导kernel。可以对引导过程中的设备驱动初始化等流程进行优化，例如提前将常用设备驱动进行编译优化或者合并，减少设备驱动初始化时间，提高引导kernel的效率[^2]。 ### 内核烧录优化 对于内核单独烧录也可以进行优化，例如在烧录时合理分配资源，通过调整烧录线程数等参数提升烧录速度。 ```bash msk ARCH=arm64 BOOT_IMG=../rockdev/Image-rk3588_s/boot.img crm_3588j.img -j40 ``` 这里的`-j40`同样可以根据系统硬件资源情况调整线程数以优化烧录速度[^1]。 ### 代码优化 对Linux kernel和U-Boot的代码进行优化也是关键，可以通过减少不必要的循环、条件判断等，改进代码的时间和空间复杂度，提高代码的执行效率；对一些频繁调用的函数或者驱动进行优化，例如内联函数、使用更高效的算法等。 ### 内存管理优化 对于Linux kernel和U-Boot在rk3588平台上的内存管理可以进一步优化，合理分配内核空间和用户空间的内存，减少内存碎片，提高内存的使用效率。例如，调整内核的内存分配策略，优化页表管理等。 ### 设备驱动优化 针对rk3588平台上使用的各种设备驱动，对其进行优化能够提升整体性能。检查设备驱动是否存在性能瓶颈，例如设备数据传输的速率、设备响应时间等，通过优化驱动代码，如采用DMA（直接内存访问）等技术提高数据传输效率，减少CPU的干预，从而实现整体性能的提升。 ### 电源管理优化 在rk3588平台上，电源管理的优化可以延长设备的续航时间并降低功耗。Linux kernel和U-Boot可以根据设备的使用状态进行动态调整，例如在设备空闲时进入低功耗模式，在需要高性能运行时快速恢复正常工作状态。可以通过配置相关的电源管理参数和驱动，实现对不同硬件组件（如CPU、GPU等）的功耗控制。 ### 启动时间优化 减少Linux kernel和U-Boot的启动时间可以提升用户体验。可以通过精简启动过程中不必要的服务和初始化操作，优化启动脚本，提前加载常用的模块和驱动等方式来缩短启动时间。例如，将一些非关键的服务设置为在系统启动后延迟加载，避免在启动阶段占用过多的资源。 ### 系统配置优化 根据rk3588平台的具体应用场景和硬件配置，对Linux kernel和U-Boot的系统配置进行优化。例如，调整内核参数以适应不同的工作负载，优化文件系统的挂载方式和参数以提高文件读写性能等。 ### 性能监控与调优 使用性能监控工具对Linux kernel和U-Boot在rk3588平台上的运行状态进行实时监控，找出性能瓶颈和问题所在。通过分析监控数据，针对性地进行调优。例如，使用`top`、`vmstat`、`iostat`等工具监控系统的CPU、内存、磁盘等资源使用情况，根据监控结果调整系统配置和代码实现。 ### 多线程与并行处理优化 在rk3588平台上，充分利用多核处理器的优势，对Linux kernel和U-Boot的代码进行多线程和并行处理优化。例如，将一些可以并行执行的任务拆分成多个线程，同时运行以提高处理速度。在编译过程中，合理使用多线程编译工具，如`make -j`参数，加快编译速度。 ### 缓存优化 优化Linux kernel和U-Boot在rk3588平台上的缓存机制，提高数据的访问速度。可以调整缓存的大小、替换策略等参数，使缓存能够更有效地存储和访问数据。例如，对于经常访问的数据，可以将其缓存到高速缓存中，减少对低速存储设备的访问。 ### 网络优化 如果rk3588平台需要进行网络通信，对Linux kernel的网络栈进行优化可以提高网络性能。可以调整网络协议栈的参数，如TCP窗口大小、缓冲区大小等，优化网络设备驱动，提高数据传输速率和网络响应速度。 ### 安全优化 加强Linux kernel和U-Boot在rk3588平台上的安全性，防止系统受到攻击和恶意软件的侵害。可以采用安全加固技术，如开启SELinux（Security-Enhanced Linux）、设置访问控制列表（ACL）等，对系统的资源和服务进行保护。同时，定期更新系统的安全补丁，修复已知的安全漏洞。 ### 兼容性优化 确保Linux kernel和U-Boot在rk3588平台上与各种硬件设备和软件应用的兼容性。可以对设备驱动进行兼容性测试，及时修复驱动中的兼容性问题。同时，对系统进行全面的兼容性测试，确保在不同的硬件配置和软件环境下都能正常运行。 ### 日志与调试优化 优化Linux kernel和U-Boot的日志和调试功能，方便在开发和维护过程中快速定位和解决问题。可以调整日志的级别和输出方式，只记录关键的信息，减少日志文件的大小和对系统性能的影响。同时，使用高效的调试工具，如GDB（GNU Debugger），对系统进行调试和分析。 ### 代码审查与优化 定期对Linux kernel和U-Boot的代码进行审查，发现并修复潜在的性能问题和安全漏洞。可以采用代码审查工具和方法，对代码的质量和性能进行评估和优化。例如，使用静态代码分析工具检查代码中的潜在问题，对代码进行重构和优化，提高代码的可读性和可维护性。 ### 硬件适配优化 针对rk3588平台的硬件特性，对Linux kernel和U-Boot进行硬件适配优化。例如，根据硬件的内存带宽、CPU性能等参数，调整系统的配置和代码实现，充分发挥硬件的性能优势。同时，优化硬件设备的驱动程序，提高设备的兼容性和性能。 ### 系统更新与维护优化 建立高效的系统更新和维护机制，确保Linux kernel和U-Boot在rk3588平台上能够及时更新和修复问题。可以采用在线更新、差分更新等技术，减少系统更新的时间和数据流量。同时，定期对系统进行维护和优化，清理无用的文件和数据，提高系统的性能和稳定性。
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