嵌入式linux 性能优化

飞翔Email:[e-mail]:嵌入式Linux性能优化2飞翔Email:[e-mail]:嵌入式Linux性能优化•性能评价•性能优化的流程•性能评测•优化的基本原则•Shell脚本优化•C和C++程序优化3飞翔Email:[e-mail]:性能评价•如何定义快和慢?–快和慢与个人感官密切相关，有的人认为快，有的人认为慢，我们需要在整个开发过程中参与的人员有一个共同的标准。•为每一个用户的操作，定义具体的时间值–一般精度在1/10秒–为一个设备所定义的性能指标，可能达到几十个。2000010000关机3000021000开机版本2版本1下限理想性能4飞翔Email:[e-mail]:性能优化的流程•性能优化是一个不断迭代的过程，不要认为一蹴而就。5飞翔Email:[e-mail]:性能的评测•摄像头方式（测试人员使用居多）–优点：•使用起来非常简单，不需要熟悉代码。•更加接近用户实际的感受。–缺点：•时间的精确度受摄像头拍摄帧数的限制，一般精度不高，误差在100ms左右。•代码中增加log（开发人员使用居多）–优点：•测试时间的精确度将更高，能够精确到1ms左右。•能够灵活的定位代码中各个部分所占用的时间。–缺点：•在代码中增加时间的log，需要对代码非常的熟悉。•从log中得出的时间，往往因为各种意外情况的出现，往往会与用户的实际感受不一致。6飞翔Email:[e-mail]:性能分析•导致程序运行效率低下，主要有下面3种原因：–程序的运算量很大，导致CPU过于繁忙，CPU是瓶颈。–程序需要做大量的I/O，读写文件、内存操作等等，CPU更多的是处于等待，I/O部分称为程序性能的瓶颈。–程序之间相互等待，结果CPU利用率很低，但运行速度依然很慢，事务间的共享与死锁制约了程序的性能。7飞翔Email:[e-mail]:性能分析•对于大量IO操作所引起的性能问题，我们可以考虑使用异步IO方式来提高程序性能。推荐一篇文章：•后面所有的内容，主要针对程序量大，CPU是瓶颈的问题。8飞翔Email:[e-mail]:优化的原则•等效原则：优化前后程序实现的功能一致。•有效原则：优化后要比优化前运行速度快或占用存储空间小，或二者兼有。•经济原则：优化程序要付出较小的代价，取得较好的结果。9飞翔Email:[e-mail]:脚本优化•在Linux系统中，我们会经常使用到shell脚本，我这里只介绍由busybox实现shell引擎的脚本优化。•在busybox中，命令分为三种类型：–APPLET：也即我们所说的applets，它由busybox创建一个fork出一个子进程，然后调用exec执行相应的功能，待执行完毕后，返还控制给父进程。–APPLET_NOEXEC：系统将调用fork创建子进程，然后执行busybox中对应的功能，在执行完毕后，返回控制给父进程。–APPLET_NOFORK：它相当于builts-in，只是执行busybox的内部函数，不必创建子进程，所以其效率昀高。10飞翔Email:[e-mail]:脚本优化•在Linux中调用fork、exec是很花时间的，所以我们应该使用APPLET_NOFORK命令，其次是APPLET_NOEXEC，昀后APPLET。•在busybox1.9中，属于APPLET_NOFORK的功能有：[basenamecatdirnameechofalsehostidlengthlognamemkdirpwdrmrmdirseqsleepsynctouchtrueusleepwhoamiyes•属于APPLET_NOEXEC的功能有：awkchgrpchmodchowncpcutddfindhexdumplnsorttestxargs例如：printf“helloworld\n”echo“helloworld\n”11飞翔Email:[e-mail]:脚本优化•在bash脚本中命令，还有一些特殊的约定：–包含在pipe中的builts-in将被创建子进程来执行。–包含在`的命令将创建子进程来执行。•优化busyboxbash脚本–去掉无用的脚本–尽可能使用busybox内部实现的命令–尽量不要使用pipe–减少pipe中的命令数–尽量不要使用`我们可以参考：。12飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•查看进程启动速度–#strace-tt./hello23:31:02.618348execve(./hello,[./hello],[/*9vars*/])=023:31:02.624391uname({sys=Linux,node=(none),...})=023:31:02.628785brk(0)=0x1100023:31:02.631655access(/etc/ld.so.preload,R_OK)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory)23:31:02.634035open(/etc/ld.so.cache,O_RDONLY)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory)23:31:02.636079open(/lib/tls/v6l/libc.so.6,O_RDONLY)=-1ENOENT(Nosuchfileordirectory)…….……23:31:02.664339close(3)=023:31:02.667817mprotect(0x412b8000,4096,PROT_READ)=023:31:02.670321fstat64(1,{st_mode=S_IFCHR|0600,st_rdev=makedev(136,1),...})=023:31:02.672884mmap2(NULL,4096,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS,-1,0)=0x4000000013飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•查看进程启动过程–#LD_DEBUG=libs./hello432:findlibrary=libc.so.6;searching432:searchcache=/etc/ld.so.cache432:searchpath=/lib/tls/v6l:/lib/tls:/lib/v6l:/lib:/usr/lib/tls/v6l:/usr/lib/tls:/usr/lib/v6l:/usr/lib(systemsearchpath)…………432:tryingfile=/lib/libc.so.6432:callinginit:/lib/libc.so.6432:initializeprogram:./hello432:transferringcontrol:./hello–#LD_DEBUG=help./helloValidoptionsfortheLD_DEBUGenvironmentvariableare:libsdisplaylibrarysearchpathsrelocdisplayrelocationprocessingfilesdisplayprogressforinputfile……….–helpdisplaythishelpmessageandexit14飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•进程启动过程–搜索其所依赖的动态库。–加载动态库–初始化动态库–初始化进程–将程序的控制权，移交给main函数。15飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•减少加载动态库的数量–使用dlopen，将启动时不需要的动态库，延后加载–将一些动态库，改为静态库•优点：–减少了加载动态库的数量。–在与其他动态库（或进程）合并之后，动态库内部之间的函数调用不必再进行动态链接、符号查找，从而提高速度。•缺点：–该动态库如果被多个动态库或进程所依赖的话，那么该动态库将被复制多份合并到新的动态库中，导致整体的文件大小增加，占用更多的flash。–失去了动态库原有的代码段内存共享，因此可能会导致内存使用上的增加。16飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•加载动态库时的搜索路径：–HWCAP机制–DT_NEED入口中包含的路径–DT_RPATH入口给出的路径（存在的话）–环境变量LD_LIBRARY_PATH路径（setuid类的程序排除）–LD_RUNPATH入口给出的路径（存在的话）–库高速缓存文件ld.so.conf中给出的路径–/lib/usr/lib17飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•HWCAP机制–在各个不同的系统种，系统的硬件功能是不一致的，有的系统支持浮点运算，有的则不支持。这样，由于系统硬件功能的不同，软件需要加载不同的共享库，glibc的HWCAP就是为了这个功能所设计的。根据不同的硬件特性，到不同的目录去搜索动态库，来实现前面提到的需求。•禁止HWCAP–#exportLD_HWCAP_MASK=0x0000000018飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•优化动态库搜索路径–设置LD_HWCAP_MASK，禁掉一些不用的硬件特性。–将所有的动态库都放在一个目录下，并将该目录放在LD_LIBRARY_PATH的开始。–不能放在一个目录的，在进程中加入-rpath选项，指定搜索路径。19飞翔Email:[e-mail]:进程启动速度•动态库的初始化–动态库的构造和析构函数机制。–动态库的全局变量初始化工作。20飞翔Email:[e-mail]: