如何利用dmesg优化系统启动速度

用 dmesg 定位瓶颈并用针对性优化缩短启动时间

一、快速定位瓶颈

• 获取带时间戳的内核日志，聚焦异常与耗时阶段：
  • 查看完整日志：dmesg -T | less
  • 关注错误与警告：dmesg -T | egrep -i “error|fail|warn|timeout”
  • 按设备/子系统过滤：dmesg -T | grep -i “usb|pci|ahci|nvme|mmc”
  • 观察挂载与文件系统：dmesg -T | grep -i “mount|fsck|EXT4-fs”
  • 跟踪模块加载：dmesg -T | grep -i “module|insmod”
  • 若日志被轮转，可查看持久化日志：sudo journalctl -k -b -e
• 识别长时静默段：相邻两条日志的时间戳差值较大处，往往对应驱动探测、设备初始化或 I/O 等待。结合关键字（如 usb、pci、block、scsi、mmc、nvme）可快速锁定嫌疑模块或硬件路径。

二、把耗时环节做成“可视化时间线”

• 在内核命令行加入：initcall_debug printk.time=1 quiet
  • 说明：initcall_debug 打印每个 initcall 的开始/结束与耗时；printk.time=1 显示时间戳；quiet 减少控制台输出开销（调试阶段可先不加 quiet）。
• 保存日志并生成时间图：
  • dmesg > boot.log
  • 使用内核源码脚本生成 SVG：perl scripts/bootgraph.pl boot.log > boot.svg
  • 用浏览器打开 boot.svg，定位耗时最长的 initcall（色块越长越耗时），据此决定“裁剪/延后/并行化”策略。
• 可选：若需更细粒度，可配合串口抓时序（如 grabserial）对齐外部观测与内核日志。

三、常见高影响问题与 dmesg 线索

• 控制台输出过慢
  • 线索：大量串口输出期间时间线明显拉长。
  • 优化：内核参数加入 quiet；必要时减少打印级别（如 loglevel=）。仅在确认无问题后再做“终极”静默（如关闭 CONFIG_PRINTK），以免影响排障。
• 驱动探测与初始化过慢
  • 线索：initcall 时间图中某些驱动 initcall 持续数百毫秒甚至秒级；dmesg 中相关设备探测信息集中出现。
  • 优化：将非关键驱动改为模块并在用户空间按需加载；对可延后初始化的驱动返回 -EPROBE_DEFER；对必须内置的驱动，精简探测逻辑与依赖。
• PCI/USB 控制器 BIOS 交接失败或延迟
  • 线索：dmesg 出现 “EHCI/XHCI BIOS handoff failed (BIOS bug?)” 等字样，随后伴随明显等待。
  • 优化：升级 BIOS/UEFI；在内核参数中尝试 usbcore.quirks=… 绕过问题；必要时将相关控制器驱动改为模块，延后加载以让图形/动画先行。
• 存储与文件系统挂载慢
  • 线索：dmesg 中 “Waiting for /dev/… to be ready…”、“EXT4-fs (recover)”、“fsck” 等阶段耗时。
  • 优化：确保存储健康与分区对齐；优化 /etc/fstab（noatime、data=ordered 等）；必要时将关键文件系统检查改为异步或在后台执行（视发行版支持）；对嵌入式/定制场景可评估 initramfs 精简与拼接策略。
• 内核与 initramfs 过大、解压与初始化慢
  • 线索：dmesg 早期阶段占用时间长，且 bootgraph 显示大量 initcall 集中在核心子系统。
  • 优化：裁剪未用驱动与调试选项；尝试更优压缩（gzip/lzo 在不同平台表现不同）；将非必要功能编译为模块；在资源允许时将 Kernel+initramfs 拼接以省去块设备与文件系统初始化（需评估解压开销与兼容性）。

四、从内核到用户空间的闭环优化

• 内核与引导
  • 裁剪与配置：关闭用不到的驱动/子系统与调试功能（如 Tracers、CONFIG_PRINTK/CONFIG_KALLSYMS 等，仅在确认无排障需求时关闭）；选择合适的内存分配器（如 SLAB/SLUB 的取舍需实测）；尝试更优内核压缩算法；必要时预设 lpj 值避免启动时校准。
  • 引导器：缩短或移除 bootdelay；精简功能与输出；在条件允许时采用 SPL/U-Boot Falcon Mode 直接加载内核，减少阶段切换开销。
• 用户空间
  • 并行与按需：结合 systemd-analyze blame/plot 找出用户空间长任务，能并行的并行、能按需的延后；非必要服务 disable 或 mask。
  • 图形会话：减少登录后同步执行的重型组件（如蓝牙、截图、输入法、托盘应用等），对不必要项设置 X-GNOME-autostart-Delay 或移出自启动。
  • 日志开销：若不需要持久化内核日志，可在 /etc/systemd/journald.conf 将 Storage 设为 none（注意这会影响后续排障）。

五、可复用的操作流程清单

1. 采集日志：dmesg -T > boot.log；必要时 journalctl -k -b -e 补充持久化日志。
2. 初筛问题：grep -i “error|fail|warn|timeout” boot.log；按设备类目二次过滤（usb/pci/nvme/block/fs）。
3. 生成时间图：perl scripts/bootgraph.pl boot.log > boot.svg，定位最长 initcall。
4. 实施优化（按影响度从高到低）：
   • 控制台输出：加 quiet；必要时降低打印级别。
   • 驱动：非关键驱动改模块并延后加载；对可延后者返回 -EPROBE_DEFER。
   • 硬件交接：升级 BIOS；尝试 usbcore.quirks；必要时延后相关控制器驱动。
   • 存储/文件系统：优化 fstab 挂载选项；必要时异步/后台 fsck；评估 initramfs 精简与拼接。
   • 内核/引导：裁剪配置、选优压缩、预设 lpj；缩短/优化引导器流程。
5. 复测与回归：对比 boot.log 与 boot.svg，确认关键阶段耗时下降；保留关键日志以便后续排障。

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