DTO 最佳化

本頁面將討論如何最佳化裝置樹狀結構疊加 (DTO) 實作項目、說明疊加根節點的限制，以及詳細說明如何在 DTBO 映像檔中設定壓縮疊加。此外，還提供實作說明和程式碼範例。

核心指令列

裝置樹狀結構 (DT) 中的原始核心指令列位於 chosen/bootargs 節點。系統啟動載入程式必須將這個位置與核心指令列的其他來源串連：

/dts-v1/;

/ {
  chosen: chosen {
    bootargs = "...";
  };
};

DTO 無法串連主要 DT 和疊加 DT 的值，因此您必須將主要 DT 的核心指令列放在 chosen/bootargs 中，並將疊加 DT 的核心指令列放在 chosen/bootargs_ext 中。開機載入程式接著可以串連這些位置，並將結果傳遞至核心。

main.dts overlay.dts 
/dts-v1/;

/ {
  chosen: chosen {
    bootargs = "...";
  };
};
 
/dts-v1/;
/plugin/;

&chosen {
  bootargs_ext = "...";
};

libufdt

雖然最新版 libfdt 支援 DTO，但建議使用 libufdt 實作 DTO (AOSP 來源位於 platform/system/libufdt)。libufdt 會從扁平化裝置樹狀結構 (FDT) 建構實際的樹狀結構 (未扁平化的裝置樹狀結構，或 ufdt)，因此可將兩個 .dtb 檔案的合併作業從 O(N2) 改善為 O(N)，其中 N 是樹狀結構中的節點數。

效能測試

在 Google 的內部測試中，使用 libufdt 2405 .dtb 和 283 .dtbo DT 節點時，編譯後的檔案大小分別為 70,618 和 8,566 位元組。與從 FreeBSD 移植的 DTO 實作 (執行階段為 124 毫秒) 相比，libufdt DTO 執行階段為 10 毫秒。

Pixel 裝置的效能測試結果比較 libufdt 和 libfdt。基本節點效果的數量類似，但包含下列差異：

  • 500 個疊加 (附加或覆寫) 作業的時間差異為 6 到 8 倍
  • 1000 個疊加 (附加或覆寫) 作業的時間差異為 8 到 10 倍

附加計數設為 X 的範例：

圖 1. 附加計數為 X。

以下是將覆寫計數設為 X 的範例：

圖 2. 覆寫計數為 X。

libufdt 是以部分 libfdt API 和資料結構開發而成。使用 libufdt 時，您必須加入並連結 libfdt (不過，您可以在程式碼中使用 libfdt API 運作 DTB 或 DTBO)。

libufdt DTO API

libufdt 中從主要 API 到 DTO 的對應如下： 

struct fdt_header *ufdt_apply_overlay(
        struct fdt_header *main_fdt_header,
        size_t main_fdt_size,
        void *overlay_fdt,
        size_t overlay_size);

參數 main_fdt_header 是主要 DT，而 overlay_fdt 是包含 .dtbo 檔案內容的緩衝區。傳回值是包含合併 DT 的新緩衝區 (或發生錯誤時為 null)。合併的 DT 會以 FDT 格式設定，您可以在啟動核心時傳遞至核心。

傳回值中的新緩衝區是由 dto_malloc() 建立，您應在將 libufdt 移植到開機載入程式時實作這項函式。如需參考實作方式，請參閱 sysdeps/libufdt_sysdeps_*.c。

根節點限制

您無法將新節點或屬性疊加到主要 DT 的根節點中，因為疊加作業依賴標籤。由於主要 DT 必須定義標籤，而疊加層 DT 會將節點指派給要疊加的標籤，因此您無法為根節點提供標籤 (因此無法疊加根節點)。

SoC 供應商必須定義主要 DT 的疊加功能；ODM/OEM 只能附加或覆寫節點，且節點必須具有 SoC 供應商定義的標籤。如要解決這個問題，可以在基本 DT 的根節點下定義 odm 節點，讓疊加 DT 中的所有 ODM 節點都能新增節點。或者，您可以將基本 DT 中的所有 SoC 相關節點，放入根節點下的 soc 節點，如下所示：

main.dts overlay.dts 
/dts-v1/;

/ {
    compatible = "corp,bar";
    ...

    chosen: chosen {
        bootargs = "...";
    };

    /* nodes for all soc nodes */
    soc {
        ...
        soc_device@0: soc_device@0 {
            compatible = "corp,bar";
            ...
        };
        ...
    };

    odm: odm {
        /* reserved for overlay by odm */
    };
};

/dts-v1/;
/plugin/;

/ {
};

&chosen {
    bootargs_ex = "...";
};

&odm {
    odm_device@0 {
        ...
    };
    ...
};

使用壓縮的疊加層

使用第 1 版 DT 資料表標頭時，Android 9 支援在 DTBO 映像檔中使用壓縮的疊加層。使用 DTBO 標頭 v1 時，dt_table_entry 中旗標欄位的四個最低有效位元，會指出 DT 項目壓縮格式。

struct dt_table_entry_v1 {
  uint32_t dt_size;
  uint32_t dt_offset;  /* offset from head of dt_table_header */
  uint32_t id;         /* optional, must be zero if unused */
  uint32_t rev;        /* optional, must be zero if unused */
  uint32_t flags;      /* For version 1 of dt_table_header, the 4 least significant bits
                        of 'flags' are used to indicate the compression
                        format of the DT entry as per the enum 'dt_compression_info' */
  uint32_t custom[3];  /* optional, must be zero if unused */
};

目前支援 zlib 和 gzip 壓縮格式。 

enum dt_compression_info {
    NO_COMPRESSION,
    ZLIB_COMPRESSION,
    GZIP_COMPRESSION
};

Android 9 新增支援對 VtsFirmwareDtboVerification 測試壓縮疊加層，協助您驗證疊加層應用程式的正確性。

DTO 實作範例

下列操作說明將逐步介紹 DTO 的範例實作方式，並提供 libufdt 的範例程式碼。

DTO 指示範例

  1. 包含程式庫。如要使用 libufdt，請加入資料結構和 API 的 libfdt：
    #include <libfdt.h>
#include <ufdt_overlay.h>
  2. 載入主要 DT 和重疊 DT。將 .dtb 和 .dtbo 從儲存空間載入記憶體 (確切步驟取決於您的設計)。此時，您應該會有 .dtb/.dtbo 的緩衝區和大小：
    main_size = my_load_main_dtb(main_buf, main_buf_size)
     
    overlay_size = my_load_overlay_dtb(overlay_buf, overlay_buf_size);
  3. 疊加 DT：
    1. 使用 ufdt_install_blob() 取得主要 DT 的 FDT 標頭： 
      main_fdt_header = ufdt_install_blob(main_buf, main_size);
main_fdt_size = main_size;
    2. 呼叫 ufdt_apply_overlay() 至 DTO，以 FDT 格式取得合併的 DT：
      merged_fdt = ufdt_apply_overlay(main_fdt_header, main_fdt_size,
                                overlay_buf, overlay_size);
    3. 使用 merged_fdt 取得 dtc_totalsize() 的大小：
      merged_fdt_size = dtc_totalsize(merged_fdt);
    4. 傳遞合併後的 DT，啟動核心： 
      my_kernel_entry(0, machine_type, merged_fdt);

DTO 程式碼範例

#include <libfdt.h>
#include <ufdt_overlay.h>

…

{
  struct fdt_header *main_fdt_header;
  struct fdt_header *merged_fdt;

  /* load main dtb into memory and get the size */
  main_size = my_load_main_dtb(main_buf, main_buf_size);

  /* load overlay dtb into memory and get the size */
  overlay_size = my_load_overlay_dtb(overlay_buf, overlay_buf_size);

  /* overlay */
  main_fdt_header = ufdt_install_blob(main_buf, main_size);
  main_fdt_size = main_size;
  merged_fdt = ufdt_apply_overlay(main_fdt_header, main_fdt_size,
                                  overlay_buf, overlay_size);
  merged_fdt_size = dtc_totalsize(merged_fdt);

  /* pass to kernel */
  my_kernel_entry(0, machine_type, merged_fdt);
}