1秒启动Android！日本Ubiquitous开发高速启动技术

2009/12/15 00:00

最近，随着数字家电的高功能化，将易于开发的Linux用作OS的情况越来越多。因此，启动时间成为问题。因为OS比较小的RTOS（real-time operating system）尺寸大，所以Linux配备机型启动耗费时间。在这种情况下，从事嵌入软件开发的日本Ubiquitous，于2009年11月10日发布了可非常快速地启动配备美国谷歌基于Linux的“Android”平台终端的“Ubiquitous Quick-Boot”（以下称QuickBoot）技术。该公司用配备飞思卡尔半导体ARM系处理器“i.MX31”的试制机作了演示，通电后约1秒即可启动应用。

该技术采用了笔记本电脑等配备的休眠功能。休眠是指在关闭计算机电源之前将主存的内容和硬件信息（运行程序）暂时保存在外部存储装置（闪存及硬盘），在下次启动时将运行程序复制到内存中，以恢复上次操作时的状态。

此前，Tripeaks及Lineo等公司已在提供以休眠在数秒内启动Linux配备机型的技术。Ubiquitous的QuickBoot虽然还处于试制水平，但快速启动已遥遥领先，值得关注。

先打开启动所需要的数据

以前的快速启动技术大多为，将运行状态以自主格式压缩，同时以软件缩短复制到内存的速度，以实现高速化。但这种方法下的运行状态尺寸越大，启动时间就越长。

而QuickBoot采用的方法是，在将运行状态复制到内存时，只优先处理启动所需要的数据，来缩短表面上的启动时间（图1）。而其余则在启动后由后台读取。这种方法不需要等待运行状态全部打开，因此能够在短时间内启动。试制品演示中使用占内存105M～110MB的Android时，采用普通休眠方式需要十几秒才能启动。而采用QuickBoot，由于优先将运行程序中的约10MB左右读入内存，1秒便启动起来了。

图1：通常的休眠技术与QuickBoot的区别

通常的休眠在将运行程序全部读入内存后启动，因此，程序尺寸越大，启动越费时间。

QuickBoot由三个软件构成。即：独立的自举程序（Boot Loader），将运行状态调往内存的Intelligent Resource Allocator（IRA）和保存运行状态的快照驱动（Snapshot Driver）。启动时的流程是，自举程序调出IRA，IRA从事先用快照驱动保存的运行状态中选出必要程序写入内存，然后回归通常的内核（图2）。当保存有多个运行状态时，如按下某个按钮接通电源，还可以启动特定运行状态。

图2：QuickBoot所包含的软件及其作用

红色部分表示QuickBoot所包含的软件。

IRA将运行状态分解成一定尺寸展开时，要使用处理器的虚拟内存功能MMU（Memory Management Unit）（图3）。因此，使用QuickBoot的条件是处理器带有MMU功能。不过，最近的嵌入用处理器大多都带有MMU。 “QuickBoot不依赖于OS和处理器的种类”（Ubiquitous开发部长桥本健一），能够应用于广泛的嵌入产品。该公司代表董事社长川内雅彦Quick-Boot的投产指出：“最容易应用于上网本等产品。还可应用于电视及DVD录像机等数字家电”。预定2010年度开始以SDK（软件开发套件）等形式提供QuickBoot。看来实际配备QuickBoot的产品将于2010年底以后问世。

图3：IRA的位置

IRA作为Linux内核的一部分嵌入其中。利用处理器的MMU功能打开运行程序。