FASTBOOT 异构 RAMDISK

在快启流程中，除了启动 BOOT、KERNEL 阶段的性能优化，还有启动到内核中 ROOTFS 加载速度提升。

SDK 支持异构 RAMDISK 模式，相较于传统快启 RAMDISK 模式，异构 RAMDISK 通过异构系统，加速 RAMDISK 的读取和解压启动。并且保证系统的独立与并行。

传统快启 RAMDISK 的加载流程如下

• BOOT 初始化 FLASH，加载内核和 RAMDISK
• 加载后将 FLASH 驱动，DMA 参数保存到预留内存，跳转进入内核
• Linux 在初始化阶段，启动一个内核线程使用 BOOT 阶段预留的 RAMDISK 压缩的地址，开始解压，使用硬件或软件解压
• 解压后启动 RAMDISK 中的应用程序，执行应用

传统快启 RAMDISK 的缺点也很明显，需要内核参与，需要预留内存给 RAMDISK 使用，RAMDISK 需要打包在一起，OTA 更新 KERNEL 的时候也需要 OTA RAMDISK。

异构 RAMDISK 通过最大化系统资源，在 BOOT 阶段就启动双核系统，单独使用一个核心操作 FLASH 进行 RAMDISK 的读取解压操作，此时内核无需调度解压读取，当 RAMDISK 解压完成的同时通知内核可以挂载 RAMDISK，此时直接启动 RAMDISK 中的应用程序。

其优点如下：

• 无需魔改内核，增加解压线程
• 复用内核 RAMDISK 流程，对于内核来说与主线标准 RAMDISK 无差异
• RAMDISK 可以放到分区上，支持直接 dd 命令 OTA 更新 RAMDISK
• SDK 配置简单，SDK 支持自动打包 RAMDISK，支持 Quick Config 一键切换

异构 RAMDISK 功能配置

Linux 端相关配置

设备树预留内存配置

首先设备树需要配置 RAMDISK 的预留内存，与标准配置无异

linux,initrd-start = <0x47800000>;
linux,initrd-end = <0x48000000>;

预留内存的大小需要参考 RAMDISK 的大小，一般布局如下：

举个例子，RAMDISK 的大小是 6M，经过 LZ4 压缩后的大小是 2M，所以这里需要配置总共 8M 内存

• RAMDISK 解压后的数据：0x47800000~0x47e00000
• RAMDISK 压缩后的数据：0x47e00000~0x48000000
• 设备树预留内存的配置：0x47800000~0x48000000

这部分内存在内核加载完成 RAMDISK 后会释放，所以不需要担心这部分内存有浪费或者无法被使用到

如果系统使用多媒体内存池，建议将 RAMDISK 的地址安排到多媒体内存池之前，多媒体内存池是从内存末尾申请的，如果内存末尾配置了 RAMDISK，则会导致多媒体内存池占用在内存中部，造成内存碎片化。一般建议可释放的内存连续排布，释放后可以改善内存碎片化的情况。

如下图，多媒体内存池占用了 32M 的内存，则按照之前的排布修改如下

• RAMDISK 解压后的数据：0x45800000~0x45e00000
• RAMDISK 压缩后的数据：0x45e00000~0x46000000
• 设备树预留内存的配置：0x45800000~0x46000000

设备树驱动配置

对于使用 RAMDISK 的情况，一般来说存储控制器驱动加载就可以延后了，因为存储控制器驱动比较占用启动时间，需要通讯识别等操作。所以推荐对于系统存储的控制器节点配置为 deferred-device，例如这里将 SPIF 控制器配置为 deferred-device

内核选项配置

内核还需要配置启用 RAMDISK 功能

CONFIG_BLK_DEV_INITRD

配置位于

General setup  --->
	[*] Initial RAM filesystem and RAM disk (initramfs/initrd) support

由于不需要内核解压 RAMDISK，所以下面的 RAMDISK 压缩配置可以全部取消。

# CONFIG_RD_GZIP is not set
# CONFIG_RD_BZIP2 is not set
# CONFIG_RD_LZMA is not set
# CONFIG_RD_XZ is not set
# CONFIG_RD_LZO is not set
# CONFIG_RD_LZ4 is not set
# CONFIG_RD_ZSTD is not set

配置异构 RAMDISK 内核服务模块

CONFIG_AW_PARALLEL_RAMDISK=y
CONFIG_AW_RAMDISK_DELAYINIT_RPROC_NAME="6010000.e907_rproc"

内核配置选项是

General setup  --->
	[*]   Parallel decompress ramdisk
	(6010000.e907_rproc) Ramdisk Delay Init Rproc Name

备注

备注

备注

备注

这里的 Ramdisk Delay Init Rproc Name 配置的名字是异构核心的名字，可以在系统启动后运行

ls /dev/rpmsg_ctrl*

这里的 e907_rproc@06010000 就是异构核心的名字，填入的时候需要改一下格式，改为 6010000.e907_rproc 即可

如果不方便启动系统看配置，可以检查内核设备树 bsp/configs/linux-6.6-xuantie/sun252iw1p1.dtsi

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RTOS 端功能配置

异构 RAMDISK 的主要操作基本上在 RTOS 端，所以 RTOS 端的配置需要更加注意。

配置 RTOS 存储驱动

SPI NOR 存储驱动配置

Drivers Options  --->
	soc related device drivers  --->
		AW Flash Drivers  --->
			[*] Tina Flash Read
				Select Storage Type (SPINOR)  --->
			[*]   Flash Wait for Flag
			(0)     Flash Wait RTC Data Index
			(2)     Flash Wait RTC Data Bit
			(4064) Flash GPT Offset
			(128) Flash Boot Package Offset

存储配置驱动项如下：

CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_READ=y
CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_READ_SPINOR=y
# CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_READ_EMMC is not set
# CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_READ_SPINAND is not set
CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_WAIT_FLASH=y
CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_WAIT_FLASH_WAIT_INDEX=0
CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_WAIT_FLASH_WAIT_BIT=2
# CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_WRITE is not set
CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_GPT_OFFSET=4064
CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_BOOTPKG_OFFSET=128
# CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_DEBUG is not set
# CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_USE_HWLOCK is not set

1. 选择 CONFIG_DRIVERS_AW_FLASH_READ 驱动
2. 配置使用的 FLASH 类型，这里选择 SPI NOR
3. 配置 [*] Flash Wait for Flag，设置 FLASH 的等待标志，这里按默认即可
4. 配置 FLASH 的 GPT OFFSET，配置需要与 FLASH MAP 一致，需要找到 uboot-board.dts 中的 flash_map 参考下图配置即可

配置 RTOS 解压组件

一般 RAMDISK 支持多组压缩格式，这里就以常用的 LZ4 为例，示意驱动配置。进入如下配置界面：

System components  --->
	thirdparty components  --->
		[*] Compress Support  --->
			[*]   LZ4 Compress

配置项目如下：

CONFIG_COMPONENTS_COMPRESS=y
CONFIG_COMPONENTS_COMPRESS_LZ4=y

如果需要使用其他压缩格式，这里也可以配置其他压缩，勾选上即可，组件会自动识别加载的 RAMDISK 是哪一种压缩格式。

配置 RTOS 异构 RAMDISK 组件

配置完成后，另外还需要配置 RTOS 的异构 RAMDISK 组件，配置路径如下所示：

System components  --->
	aw components  --->
		AW Fastboot Preloads Compenents  --->
			[*] Fastboot Preloads Compenents
			(spif) Preloads compenents rpmsg notify name
				Select Preload Components Type (Ramdisk)  --->
			[*]   Load kernel ramdisk
			(0x47e00000) kernel ramdisk load address
			(0x200000) kernel ramdisk compress size
			(0x47800000) kernel ramdisk decompress address
			(0x600000) kernel ramdisk decompress size

相关的地址需要参考设备树配置的预留地址。配置项如下

CONFIG_PRELOAD_COMPENENTS=y
CONFIG_PRELOAD_COMPENENTS_RPMSG_NOTIFY_NAME="spif"
CONFIG_PRELOAD_COMPENENTS_RPMSG_NOTIFY_PARA=""
CONFIG_USE_PRELOAD_RAMDISK=y
# CONFIG_USE_PRELOAD_ROOTFS is not set
CONFIG_PRELOAD_RAMDISK=y
CONFIG_RAMDISK_LOADADDR=0x47e00000
CONFIG_RAMDISK_PARTITION_SIZE=0x200000
CONFIG_RAMDISK_DECOMPRESS_ADDR=0x47800000
CONFIG_RAMDISK_DECOMPRESS_SIZE=0x600000

增加异构 RAMDISK 启动流程

修改 RTOS 的 main 函数，新增 RAMDISK 启动流程代码，例如在 rtos/lichee/rtos/projects/v861_e907/bga_perf1/src/main.c 中，找到 cpu0_app_entry 函数，这样添加代码

#ifdef CONFIG_PRELOAD_COMPENENTS
extern void flash_load_data_async(void);
	flash_load_data_async();
#endif

配置打包 RAMDISK 功能

SDK 提供一套简单的脚本去打包 RAMDISK，在执行 PACK 命令的时候，自行去打包 RAMDISK，生成 RAMDISK 镜像，配置方法如下：

首先复制 device/config/chips/v861/configs/default/ramdisk 文件夹到板级目录下，作为 RAMDISK 的基础环境。

然后在板级目录下新建一个 ramdisk_json 配置文件作为打包配置文件。使用脚本自动打包 RAMDISK 环境。

{
	"compress": "lz4",
	"src": "${configs}/ramdisk",
	"auto_copy": {
		"lib/ld-musl-riscv32.so.1": "${rootfs}/lib/ld-musl-riscv32.so.1",
		"lib/libgcc_s.so.1": "${rootfs}/lib/libgcc_s.so.1",
		"usr/lib/libc.so": "${rootfs}/usr/lib/libc.so"
	},
	"cmd": [
		"mkdir -p ${src}/bin",
		"find ${rootfs}/bin/ -type l -exec cp -d {} ${src}/bin \\;",
		"[ -e ${rootfs}/bin/busybox ] && cp ${rootfs}/bin/busybox ${src}/bin"
	]
}

这个配置的含义解释：

1. compress: 指定了 RAMDISK 的压缩格式，这里使用的是 lz4。LZ4 是一种快速压缩算法，通常用于高效地压缩数据，尤其是在 RAMDISK 中能显著减少内存占用。
2. src: 这是 RAMDISK 固件的源文件位置。${configs}/ramdisk 是一个变量，表示实际路径应该在配置文件中定义。
3. auto_copy: 这个字段定义了一系列文件的自动复制操作，将源文件复制到目标文件系统的指定位置。具体文件及其对应的目标路径。这些操作确保了 RAMDISK 中所需的共享库和可执行文件被正确地放置在文件系统的相应位置。
4. cmd: 这是一个命令数组，包含一些 shell 命令，要在执行时运行。命令的功能如下：
   • mkdir -p ${src}/bin: 创建一个名为 bin 的目录，位于指定的 RAMDISK 源位置。如果路径中某些目录不存在，-p 参数将确保创建它们。
   • find ${rootfs}/bin/ -type l -exec cp -d {} ${src}/bin \\;: 查找 ${rootfs}/bin/ 目录下的所有符号链接，并将其复制到刚刚创建的 ${src}/bin 目录中。-d 参数确保复制符号链接而不是链接指向的文件。
   • [ -e ${rootfs}/bin/busybox ] && cp ${rootfs}/bin/busybox ${src}/bin: 如果 ${rootfs}/bin/busybox 存在，则将其复制到 ${src}/bin 目录中。

备注

备注

备注

备注

这里 auto_copy 主要是拷贝用户程序和相关的依赖库到 RAMDISK 中，如果有新增的 app 需要在这里添加，注意不要让 RAMDISK 变太大，否则加载速度可能会更慢。

cmd 主要是拷贝 busybox 运行环境到 RAMDISK 中，一般不需要改。

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如果需要新增一个 app 打包到 RAMDISK 中，在 auto_copy 里新增相关的拷贝即可。如果文件不需要拷贝，可以直接放到 ramdisk 文件夹中，也会打包进去。

配置打包 RAMDISK 分区

修改分区表，新增一个 RAMDISK 分区，名称必须是 ramdisk，大小依照打包出的文件大小可以裁剪

新增分区之后别玩同步分区布局到设备树，执行 quick_config sync_partition_{xxx}_to_bootargs 同步修改到 bootargs 中.

否则会出现分区表不同步导致加载不上 rootfs 的问题

配置 RAMDISK 启动脚本

设备树，配置 RAMDISK 和正常 INIT 的脚本为 RAMDISK 的路径，这样配置使 Kernel 初始化可以找到运行的 init 环境。

修改 RAMDISK 中的 init 脚本，路径 device/config/chips/v861/configs/bga_perf1/ramdisk/init

可以在红框处添加应用的启动命令，当 RAMDISK 初始化的时候便去执行相关命令。

测试 RAMDISK 功能

此时编译系统，打包烧录，查看启动时的大核和小核日志。

在小核的日志中，可以看到 RAMDISK 的相关打印

可以看到 Linux 端也是通过 RAMDISK 启动的

至此快启异构 RAMDISK 功能就算配置完毕了

常见问题

RTOS 打印 get_boot_param failed

请确认配置 FLASH 的 GPT OFFSET，配置需要与 FLASH MAP 一致，需要找到 uboot-board.dts 中的 flash_map 参考下图配置即可