👦🏻 🐑 🌝 ダミーではなく、BeagleBoneまたはrunitの起動を高速化する 👨🏻‍✈️ 👩🏿‍✈️ 👩🏿‍🎓

当社が設計および製造するデバイスは、コールドスタート後にクイックスタートが必要です。本格的なオペレーティングシステムを搭載していないデバイス（NutOSを使用しています。EtherNut）では、このような問題はありません。電源を入れてから数秒で動作するようになります。しかし、Linuxが内部にある、特にポータブルな測定システムでは、より複雑で高度なものでは、初期化アルゴリズムを高速化するという問題は重要です。

10Gイーサネットスイッチのパイロットバージョンでは、よく知られているBeagleboneボードを使用し、qemuエミュレーターを除くブートプロセスを喜んでデバッグしました。ちなみに、ビーグルボーン制御ボードを備えた10ギガビットスイッチのこのパイロットバージョン（記事の写真）はサーバールームにインストールされており、数年間正常に機能しています。

runitへの移行により、500MHzアームプロセッサでのシステムの起動が1分半で6秒に加速されたとすぐに言わなければなりません。

免責事項：このメモは当社の内部ウィキ用に書かれたものであり、すべてのソフトウェア開発者がシステム管理者ではないため、いくつかの点を最も簡単で最も理解しやすい言語で説明する必要があると考えました。

はじめに：現状のままで何を変更できるか

私は問題を簡単に説明しようとします。

通常、Linuxシステムは次のように起動します。

ブートローダー（lilo、grub、u-boot、...）
コア
初期化プログラム
他のすべて（/ etc / inittabで説明）は、このinitプログラムによって開始されます。

ランレベルについては説明しません。これにはmanがあります：man runlevel、man init、man inittab。

initはシステムのメインプロセスであり、何らかの方法で他のすべてのプログラムを管理します。プロセス番号も1です。非常に単純化されている場合、タスクは/ etc / inittabファイルにリストされているプログラムを開始および再起動します。

しかし、ブートプロセスに戻ります。

いわゆるSystem V（sysv）ブート順序に準拠しているディストリビューションの作成者は、何らかの理由で、initがランレベルレベルを決定するパラメーターを使用して同じrcスクリプトを呼び出すことを決定しました。これは、たとえば、すべての子供が1つの教科書で学校に行き、勉強しているクラスに応じて、異なるページでのみ開いた場合と同じように考えることができます。このような教科書がどれほど厚いはずか想像できます！

Linuxシステムの起動シーケンスはほぼ同じです。

たとえば、/ etc / inittabの一部です：

 id：2：initdefault：

 ＃起動時のシステム構成/初期化スクリプト。
 ＃これは、緊急（-b）モードで起動する場合を除き、最初に実行されます。
 si :: sysinit：/etc/init.d/rcS

 ＃シングルユーザーモードで行うこと。
 ~~：S：待機：/ sbin / sulogin

 ＃ランレベル0は停止しています。
 ＃ランレベル1はシングルユーザーです。
 ＃ランレベル2〜5はマルチユーザーです。
 ＃ランレベル6は再起動します。

 l0：0：待機：/etc/init.d/rc 0
 l1：1：待機：/etc/init.d/rc 1
 l2：2：待機：/etc/init.d/rc 2
 l3：3：待機：/etc/init.d/rc 3
 l4：4：待機：/etc/init.d/rc 4
 l5：5：待機：/etc/init.d/rc 5
 l6：6：待機：/etc/init.d/rc 6

スクリプト/etc/init.d/rcには、シェルの300行（！）行以上のコードが含まれています。しかし、一般的には何もしません。実行ステージ（ランレベル）に応じて/etc/rc?.dからプログラムを順番に起動します。

さらに進んでいます。初期段階（ランレベルS、上記または/ etc / inittabを参照）では、/ etc / rcS.d /ディレクトリーにあるすべてのものが実行されます。ホスト名からnfsのマウントおよびランダムジェネレーターの初期化までの20個のスクリプトです。

ブートプロセスのこの部分を完了すると、initはマルチユーザーモードに入り、/ etc / rc2.d /からスクリプトを実行します。最も単純な場合、約10個あります。

新しいプログラム（サービス、デーモンなど）を追加する場合、インストールパッケージは通常1つまたは2つのスクリプトをブートプロセスに追加し、システムの起動時間が再び長くなります。

デスクトップコンピューターやラップトップ、またはサーバーでさえもダウンロードが急ではない場合、できる限り早く電源を入れた後、私たちが生産するデバイスは動作する準備ができているはずです。 Bercut-ETなどのデバイスの場合、問題はありません。そこでプロセスを完全に制御します。Bercut-MMTの場合、クイックスタートの問題は最近まで開いていました。

そのため、一連のrunitプログラムにより、システムの起動手順を最も簡単かつ完全に制御できます。

実際、runitを使用しているときにLinux（Linuxだけでなく、一般にbsdのように読み込むこともできます）を起動すると、カーネルがrunit-initプログラムを実行し、3つのシェルスクリプトの動作を制御します。

/ etc / runit / 1-初期起動
/ etc / runit / 2-マルチユーザーモード（ランレベル2と同様）
/ etc / runit / 3-シャットダウン/リブート（電源オフ、シャットダウン、停止）

通常、各スクリプトはコマンドの1つまたは2つの画面を占有し、必要なことだけを行います。そのシンプルさ、透明性、そして最も重要なこととして、少量のスクリプトにより、システムのインストールイメージの管理者または開発者は、プロセスを簡単かつ完全に制御できます。

他のプログラムおよびサービスは通常、 runsvdirプログラムの下で実行を開始し、依存関係、優先順位、および起動順序は管理者によって決定されます。 Runsvdirの使用例はすでに Habréにあるため、ここでは詳しく説明しません。

Bercut.BeagleBoneダウンロードログでは、システムが初期スクリプト（/ etc / runit / 1）の実行に費やした時間と、「login：」プロンプトが表示されるまでの時間に注意を払うことができます。

 20：06：22.33157 Linuxの圧縮解除...完了、カーネルの起動。
 20：06：22.99351-runit：$！Id：25da3b86f7bed4038b8a039d2f8e8c9bbcf0822b $：起動中。
 20：06：22.99351-runit：ステージに入ります：/ etc / runit / 1
 20：06：24.07955-runit：ステージを離れる：/ etc / runit / 1
 20：06：24.07955-runit：ステージに入ります：/ etc / runit / 2
 20：06：25.41956
 20：06：25.41957 Debian GNU / Linux 7.0 x10-02 ttyO0
 20：06：25.41957
 20：06：25.41957 x10-02ログイン：

ご覧のとおり、システムブートプロセス（アームプロセッサ500 MHz）には約3秒かかりました。そして、これはカーネルの開始を考慮しています！

移行プロセス：ステップバイステップ

このプロセスは一般的な用語で具体的に説明されており、それがどのように機能するかを考えて理解し、 ~~愚かに~~スクリプトをシステムにコピーし、なぜ機能しないのか不思議に思わないようにします。

ステップ1

システムにrunitをインストールします。お好きなように、 ~~ぬいぐるみ~~の形やパッケージの~~死体、~~またはソースから組み立てます。

ステップ2

runvdirを実行しているサービスが、それらのサービスの開始、作業、およびログを維持していることを確認してください。 daemontoolsまたはrunitシリーズのプログラムを（initを置き換えることなく）使用したことがない場合は、さらに読むことをスキップできます。

ステップ3

コンソールログインのサービスを設定します。 daemontoolsまたはrunitシリーズのプログラムを（initを置き換えることなく）使用したことがない場合、これ以上注意せずに読み続けることは困難です。ごめんなさい

5番目のコンソール（Alt-F5）の実行スクリプトは、たとえば次のようになります。

#!/bin/sh exec 2>&1 exec setsid /sbin/agetty --nohostname tty5 38400 linux

ステップ4

/ etc / runitディレクトリに、覚えやすい名前1、2、3（1、2、3）のシェルスクリプトをインストールします。例では、これらはbashスクリプトですが、原則として、shスクリプトやperlプログラムであることを気にする人はいません。しかし、なぜですか？

スクリプト1はロードの最初の段階で実行され（アナログrcS、シングルユーザーモード）、スクリプト2-システムのメインモード、 3-シャットダウン、再起動、および電源オフ。

ステップ5

カーネルにinit = / sbin / runit-initパラメーターを渡してシステムを再起動します。

ステップ6

結果を見て、何が間違っているのかを理解してください;）

ステップ7

何が間違っていたかを把握し、5番目のコンソールでログインを入力するように招待された場合、おめでとうございます。ほとんどの作業が完了しました。これで、残りのサービス（udevなど）を台無しにすることができます

スクリプト1、2、3-このページの下部にあるネタバレ（下記参照）。コードの量に注意してください。驚くべきことに、これはオペレーティングシステムを完全にロードするのに十分です！

Bercut.BeagleBoneボードのブートログ

コールドスタートの瞬間からlogin：プロンプトが表示されるまで、6.11019秒しか経過しません。私の意見では、非常に良い。

 20：06：19.31769 U-Boot SPL 2011.09-00000-gf63b270-dirty（2012年4月24日-09:51:01）
 20：06：19.52354 Texas Instrumentsリビジョン検出未実装
 20：06：19.94867 AC電源なし、周波数スイッチを無効にする
 20：06：19.94868 OMAP SD / MMC：0
 20：06：19.94868読み取りu-boot.img
 20：06：19.94868読み取りu-boot.img
 20：06：19.94868
 20：06：19.94868
 20：06：19.94869 U-Boot 2011.09-00000-gf63b270-dirty（2012年4月24日-09:51:01）
 20：06：20.20756
 20：06：20.20756 I2C：準備完了
 20：06：20.20756 DRAM：256 MiB
 20：06：20.39067ドーターカードがありません
 20：06：20.39067 NAND：HW ECCハミングコードが選択されています
 20：06：20.39067 nand_get_flash_type：不明なNANDデバイス：メーカーID：0x10、チップID：0x10
 20：06：20.39970 NANDデバイスが見つかりません!!!
 20：06：20.39970 0 MiB
 20：06：20.39970 MMC：OMAP SD / MMC：0
 20：06：20.39970 ***警告-readenv（）が失敗しました。デフォルトの環境を使用しています
 20：06：20.65954
 20：06：20.65954ネット：cpsw
 20：06：20.65955任意のキーを押して自動ブートを停止します：0
 20：06：21.54266 SD / MMCがデバイス0で見つかりました
 20：06：21.54266読み取りuEnv.txt
 20：06：21.54266
 20：06：21.54266 202バイト読み取り
 20：06：21.54266 uEnv.txtからロードされた環境
 20：06：21.54266 MMCからの環境のインポート...
 20：06：21.74756 uimageの読み取り
 20：06：21.87867
 20：06：21.87868 3083432バイトの読み取り
 20：06：21.87869 ## 80007fc0でのレガシーイメージからのカーネルのブート...
 20：06：21.87870画像名：オングストローム/ 3.2.18 /ビーグルボーン
 20：06：21.88761イメージタイプ：ARM Linux Kernel Image（uncompressed）
 20：06：21.88761データサイズ：3083368バイト= 2.9 MiB
 20：06：21.94465ロードアドレス：80008000
 20：06：21.94465エントリポイント：80008000
 20：06：21.94465チェックサムの検証... OK
 20：06：21.94465 XIPカーネルイメージ... OK
 20：06：22.33156 OK
 20：06：22.33156
 20：06：22.33156カーネルの起動...
 20：06：22.33156
 20：06：22.33157 Linuxの圧縮解除...完了、カーネルの起動。
 20：06：22.99351-runit：$！Id：25da3b86f7bed4038b8a039d2f8e8c9bbcf0822b $：起動中。
 20：06：22.99351-runit：ステージに入ります：/ etc / runit / 1
 20：06：24.07955-runit：ステージを離れる：/ etc / runit / 1
 20：06：24.07955-runit：ステージに入ります：/ etc / runit / 2
 20：06：25.41956
 20：06：25.41957 Debian GNU / Linux 7.0 x10-02 ttyO0
 20：06：25.41957
 20：06：25.41957 x10-02ログイン：

RUnitスクリプトの例

/ etc / runit / 1

 #!/bin/bash # system one time tasks PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin # re-exec this script with a controlling tty if [ "$(tty)" = "/dev/console" ]; then mountpoint -q /sys || \ mount -t sysfs sys /sys -o nosuid,noexec,nodev mountpoint -q /proc || \ mount -t proc proc /proc -o nosuid,noexec,nodev tty=$(</sys/class/tty/console/active) tty=/dev/${tty##* } exec setsid sh -c "exec bash /etc/runit/1 <$tty >$tty 2>&1" fi trap : INT TSTP QUIT trap 'sulogin -p <>$(tty) 2>&1' ERR mountpoint -q /proc || \ mount -t proc proc /proc -o nosuid,noexec,nodev mountpoint -q /sys || \ mount -t sysfs sys /sys -o nosuid,noexec,nodev mountpoint -q /dev || \ mount -t devtmpfs dev /dev -o mode=0755,nosuid test -e /dev/fd || ln -s /proc/self/fd /dev/fd exec 2> >(sed 's/^/:: /') # set -v . /etc/rc.conf mountpoint -q /run || \ mount -t tmpfs run /run -o mode=0755,nosuid,nodev mountpoint -q /dev || \ mount -t devtmpfs dev /dev -o mode=0755,nosuid mkdir -p -m0755 /run/runit /run/lock /run/user /dev/pts /dev/shm \ /run/network /run/runit mountpoint -q /dev/pts || mount -n -t devpts devpts /dev/pts -o mode=0620,gid=5,nosuid,noexec mountpoint -q /dev/shm || \ mount -n -t tmpfs shm /dev/shm -o mode=1777,nosuid,nodev mkdir -p -m 0755 /var/lib/supervise mountpoint -q /var/lib/supervise || \ mount -n -t tmpfs tmpfs /var/lib/supervise -o mode=1777,nosuid,nodev #mkdir -p -m 0755 /var/log #mountpoint -q /var/log || \ # mount -n -t tmpfs tmpfs /var/log -o mode=1777,nosuid,nodev mount -o remount,ro / ip link set up dev lo echo $HOSTNAME > /proc/sys/kernel/hostname mount -o remount,rw / mount -a -t "nosysfs,nonfs,nonfs4,nosmbfs,nocifs" -O no_netdev #cp /var/lib/random-seed /dev/urandom &>/dev/null || true #( umask 077; dd if=/dev/urandom of=/var/lib/random-seed count=1 #bs=512 &>/dev/n ull ) install -m0664 -o root -g utmp /dev/null /var/run/utmp install -m0 /dev/null /run/runit/stopit install -m0 /dev/null /run/runit/reboot install -m0644 -o root -g utmp /dev/null /var/log/lastlog dmesg > /var/log/dmesg

/ etc / runit / 2

 #!/bin/bash PATH=/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin exec 2> >(sed 's/^/:: /') # set -v . /etc/rc.conf # sysctl --system for i in ${DAEMONS[@]}; do d=/var/lib/supervise/${i} mkdir -p $d ${d}.log l=/var/log/${i} mkdir -p $l done exec env - PATH=$PATH \ runsvdir -P /service 'log: ...........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................'

/ etc / runit / 3

 #!/bin/bash PATH=/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin exec 2> >(sed 's/^/:: /') # set -v LAST=0 test -x /etc/runit/reboot && LAST=6 echo 'Waiting for services to stop...' sv -w196 force-stop /etc/service/* sv exit /etc/service/* stty onlcr echo Shutdown... udevadm control --exit killall5 -15 i=10; while killall5 -18 && (( i-- )) ; do echo -n .; sleep 0.5; done; echo killall5 -9 umount /tmp mount -o remount,ro / sleep 1 sync

参照資料

cr.yp.to/daemontools.html-runitの祖先（DJ Bernsteinから）

smarden.org/runit-runit in person

smarden.org/socklog-syslogの代替

github.com/chneukirchen/ignite-runitの一連のinitスクリプト

lwn.net/Articles/331818-udevdなしで生活する方法について

metrotek.spb.ru/x10-24.html-説明したメカニズムを使用する10Gスイッチ

habrahabr.ru/post/21205-Linuxの起動方法

ダミーではなく、BeagleBoneまたはrunitの起動を高速化する