實踐 | 如何進行Linux啟動時間優(yōu)化
快速啟動嵌入式設(shè)備或電信設(shè)備，對于時間要求緊迫的應用程序是至關(guān)重要的，并且在改善用戶體驗方面也起著非常重要的作用。這個文章給予一些關(guān)于如何增強任意設(shè)備的啟動時間的重要技巧。
快速啟動或快速重啟在各種情況下起著至關(guān)重要的作用。為了保持所有服務的高可用性和更好的性能，嵌入式設(shè)備的快速啟動至關(guān)重要。設(shè)想有一臺運行著沒有啟用快速啟動的 Linux 操作系統(tǒng)的電信設(shè)備，所有依賴于這個特殊嵌入式設(shè)備的系統(tǒng)、服務和用戶可能會受到影響。這些設(shè)備維持其服務的高可用性是非常重要的，為此，快速啟動和重啟起著至關(guān)重要的作用。
一臺電信設(shè)備的一次小故障或關(guān)機，即使只是幾秒鐘，都可能會對無數(shù)互聯(lián)網(wǎng)上的用戶造成破壞。因此，對于很多對時間要求嚴格的設(shè)備和電信設(shè)備來說，在它們的設(shè)備中加入快速啟動的功能以幫助它們快速恢復工作是非常重要的。讓我們從圖 1 中理解 Linux 啟動過程。
圖 1：啟動過程
監(jiān)視工具和啟動過程
在對機器做出更改之前，用戶應注意許多因素。其中包括計算機的當前啟動速度，以及占用資源并增加啟動時間的服務、進程或應用程序。
啟動圖
為監(jiān)視啟動速度和在啟動期間啟動的各種服務，用戶可以使用下面的命令來安裝：
sudo apt-get install pybootchartgui
你每次啟動時，啟動圖會在日志中保存一個 png 文件，使用戶能夠查看該 png 文件來理解系統(tǒng)的啟動過程和服務。為此，使用下面的命令：
cd /var/log/bootchart
用戶可能需要一個應用程序來查看 png 文件。Feh 是一個面向控制臺用戶的 X11 圖像查看器。不像大多數(shù)其它的圖像查看器，它沒有一個精致的圖形用戶界面，但它只用來顯示圖片。Feh 可以用于查看 png 文件。你可以使用下面的命令來安裝它：
sudo apt-get install feh
你可以使用 feh xxxx.png 來查看 png 文件。
圖 2：啟動圖
圖 2 顯示了一個正在查看的引導圖 png 文件。
systemd-analyze
但是，對于 Ubuntu 15.10 以后的版本不再需要引導圖。為獲取關(guān)于啟動速度的簡短信息，使用下面的命令：
systemd-analyze
圖 3：systemd-analyze 的輸出
圖表 3 顯示命令 systemd-analyze 的輸出。
命令 systemd-analyze blame 用于根據(jù)初始化所用的時間打印所有正在運行的單元的列表。這個信息是非常有用的，可用于優(yōu)化啟動時間。systemd-analyze blame 不會顯示服務類型為簡單（Type=simple）的服務，因為 systemd 認為這些服務應是立即啟動的；因此，無法測量初始化的延遲。
圖 4：systemd-analyze blame 的輸出
圖 4 顯示 systemd-analyze blame 的輸出。
下面的命令打印時間關(guān)鍵的服務單元的樹形鏈條：
command systemd-analyze critical-chain
圖 5 顯示命令 systemd-analyze critical-chain 的輸出。
圖 5：systemd-analyze critical-chain 的輸出
減少啟動時間的步驟
下面顯示的是一些可以減少啟動時間的各種步驟。
BUM（啟動管理器）
BUM 是一個運行級配置編輯器，允許在系統(tǒng)啟動或重啟時配置初始化服務。它顯示了可以在啟動時啟動的每個服務的列表。用戶可以打開和關(guān)閉各個服務。BUM 有一個非常清晰的圖形用戶界面，并且非常容易使用。
在 Ubuntu 14.04 中，BUM 可以使用下面的命令安裝：
sudo apt-get install bum
為在 15.10 以后的版本中安裝它，從鏈接 http://apt.ubuntu.com/p/bum 下載軟件包。
以基本的服務開始，禁用掃描儀和打印機相關(guān)的服務。如果你沒有使用藍牙和其它不想要的設(shè)備和服務，你也可以禁用它們中一些。我強烈建議你在禁用相關(guān)的服務前學習服務的基礎(chǔ)知識，因為這可能會影響計算機或操作系統(tǒng)。圖 6 顯示 BUM 的圖形用戶界面。
圖 6：BUM
編輯 rc 文件
要編輯 rc 文件，你需要轉(zhuǎn)到 rc 目錄。這可以使用下面的命令來做到：
cd /etc/init.d
然而，訪問 init.d 需要 root 用戶權(quán)限，該目錄基本上包含的是開始/停止腳本，這些腳本用于在系統(tǒng)運行時或啟動期間控制（開始、停止、重新加載、啟動啟動）守護進程。
在 init.d 目錄中的 rc 文件被稱為運行控制腳本。在啟動期間，init 執(zhí)行 rc 腳本并發(fā)揮它的作用。為改善啟動速度，我們可以更改 rc 文件。使用任意的文件編輯器打開 rc 文件（當你在 init.d 目錄中時）。
例如，通過輸入 vim rc ，你可以更改 CONCURRENCY=none 為 CONCURRENCY=shell。后者允許某些啟動腳本同時執(zhí)行，而不是依序執(zhí)行。
在最新版本的內(nèi)核中，該值應該被更改為 CONCURRENCY=makefile。
圖 7 和圖 8 顯示編輯 rc 文件前后的啟動時間比較?？梢宰⒁獾絾铀俣扔兴岣摺Ｔ诰庉?rc 文件前的啟動時間是 50.98 秒，然而在對 rc 文件進行更改后的啟動時間是 23.85 秒。
但是，上面提及的更改方法在 Ubuntu 15.10 以后的操作系統(tǒng)上不工作，因為使用最新內(nèi)核的操作系統(tǒng)使用 systemd 文件，而不再是 init.d 文件。
圖 7：對 rc 文件進行更改之前的啟動速度
圖 8：對 rc 文件進行更改之后的啟動速度
E4rat
E4rat 代表 e4 減少訪問時間（僅在 ext4 文件系統(tǒng)的情況下）。它是由 Andreas Rid 和 Gundolf Kiefer 開發(fā)的一個項目。E4rat 是一個通過碎片整理來幫助快速啟動的應用程序。它還會加速應用程序的啟動。E4rat 使用物理文件的重新分配來消除尋道時間和旋轉(zhuǎn)延遲，因而達到較高的磁盤傳輸速度。
E4rat 可以 .deb 軟件包形式獲得，你可以從它的官方網(wǎng)站 http://e4rat.sourceforge.net/ 下載。
Ubuntu 默認安裝的 ureadahead 軟件包與 e4rat 沖突。因此必須使用下面的命令安裝這幾個軟件包：
sudo dpkg purge ureadahead ubuntu-minimal
現(xiàn)在使用下面的命令來安裝 e4rat 的依賴關(guān)系：
sudo apt-get install libblkid1 e2fslibs
打開下載的 .deb 文件，并安裝它?，F(xiàn)在需要恰當?shù)厥占瘑訑?shù)據(jù)來使 e4rat 工作。
遵循下面所給的步驟來使 e4rat 正確地運行并提高啟動速度。
- 在啟動期間訪問 Grub 菜單。這可以在系統(tǒng)啟動時通過按住
shift按鍵來完成。 - 選擇通常用于啟動的選項（內(nèi)核版本），并按
e。 - 查找以
linux /boot/vmlinuz開頭的行，并在該行的末尾添加下面的代碼（在句子的最后一個字母后按空格鍵）：init=/sbin/e4rat-collect or try - quiet splash vt.handsoff =7 init=/sbin/e4rat-collect。 - 現(xiàn)在，按
Ctrl+x來繼續(xù)啟動。這可以讓 e4rat 在啟動后收集數(shù)據(jù)。在這臺機器上工作，并在接下來的兩分鐘時間內(nèi)打開并關(guān)閉應用程序。 - 通過轉(zhuǎn)到 e4rat 文件夾，并使用下面的命令來訪問日志文件：
cd /var/log/e4rat。 - 如果你沒有找到任何日志文件，重復上面的過程。一旦日志文件就緒，再次訪問 Grub 菜單，并對你的選項按
e。 - 在你之前已經(jīng)編輯過的同一行的末尾輸入
single。這可以讓你訪問命令行。如果出現(xiàn)其它菜單，選擇恢復正常啟動（Resume normal boot）。如果你不知為何不能進入命令提示符，按Ctrl+Alt+F1組合鍵。 - 在你看到登錄提示后，輸入你的登錄信息。
- 現(xiàn)在輸入下面的命令：
sudo e4rat-realloc /var/lib/e4rat/startup.log。此過程需要一段時間，具體取決于機器的磁盤速度。 - 現(xiàn)在使用下面的命令來重啟你的機器：
sudo shutdown -r now。 - 現(xiàn)在，我們需要配置 Grub 來在每次啟動時運行 e4rat。
- 使用任意的編輯器訪問 grub 文件。例如，
gksu gedit /etc/default/grub。 - 查找以
GRUB CMDLINE LINUX DEFAULT=開頭的一行，并在引號之間和任何選項之前添加下面的行：init=/sbin/e4rat-preload 18。 - 它應該看起來像這樣：
GRUB CMDLINE LINUX DEFAULT = init=/sbin/e4rat- preload quiet splash。 - 保存并關(guān)閉 Grub 菜單，并使用
sudo update-grub更新 Grub 。 - 重啟系統(tǒng)，你將發(fā)現(xiàn)啟動速度有明顯變化。
圖 9 和圖 10 顯示在安裝 e4rat 前后的啟動時間之間的差異?？勺⒁獾絾铀俣鹊奶岣摺Ｔ谑褂?e4rat 前啟動所用時間是 22.32 秒，然而在使用 e4rat 后啟動所用時間是 9.065 秒。
圖 9：使用 e4rat 之前的啟動速度
圖 10：使用 e4rat 之后的啟動速度
一些易做的調(diào)整
使用很小的調(diào)整也可以達到良好的啟動速度，下面列出其中兩個。
SSD
使用固態(tài)設(shè)備而不是普通的硬盤或者其它的存儲設(shè)備將肯定會改善啟動速度。SSD 也有助于加快文件傳輸和運行應用程序方面的速度。
禁用圖形用戶界面
圖形用戶界面、桌面圖形和窗口動畫占用大量的資源。禁用圖形用戶界面是獲得良好的啟動速度的另一個好方法。
