Android——systrace使用分析

前文有分析使用linux下的trace Linux trace使用入门 ，这里再次记录下android系统中比较实用的性能分析工具 systrace

撰写不易,转载需注明出处：http://blog.csdn.net/jscese/article/details/48373319本文来自 【jscese】的博客！

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前提

systrace由kernel中的ftrace支持，kernel中的trace 配置开关编译，网上一搜很多，就不记录了

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systrace使用方式

网上有 这篇文章里面有记录使用方法，但是实际上很多在windows下的人安装了python环境之后依然报错，有人说就是不支持~
我这里记录一下eclipse上的使用

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eclipse环境下使用

相对前面在windows搭建python运行环境，google把sdk中的systrace模块功能集成到IDE里面，可以在安装好adt以及配置好sdk的eclipse中使用systrace功能，更加方便。

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注意事项

sdk中的platfom tool version要在18以上，保持纯净的sdk 以及adt环境，如果修改替换了其中的某些tool，有可能导致最终抓取结果trace.xml 无法正常打开。

像前文python描述，systrace依赖kernel中的trace机制，还需额外对挂载的文件系统做权限修改，连接adb，如下：

  adb shell chmod 777 /sys/kernel/debug
  adb shell stop
  adb shell start

使用

切换到eclipse的DDMS：

adb连接小机，开机adb root，adb连接正常的情况如下图显示样机信息及进程

点击红色标注按钮，选取关注的项目，结果存放路径，抓取时间以及buffer大小，默认为5s

只关注显示情况的话 ，只选取Graphics就可以，点击OK，操作样机，时间结束，保存xml文件

结果分析查看

使用google chrome 浏览器打开xml文件，情形如下：

左边区域为对应的进程以及线程，右边为时序图，依次对应，可使用 鼠标+键盘 缩放定位想查看的区域

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详细的操作点击右上的？ 可查看：

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如上trace数据为显示Graphics时抓取到的，为surfaceflinger 合成的时序操作
缩放查看其中的一段数据如下：

可以看到最上面的为VSYNC信号的变化时序，间隔16ms左右，按照60HZ的频率刷新，一次即为16+ms
从上图还可以看到一次surfaceflinger的合成操作 时间占用大概为3.5+ms 左右，相对整个一帧16+ms的时间来说，性能足够。

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此图为视频播放时，播放器与surfaceflinger的buffer交互，图中每次合成前都有新的buffer数据丢到surfaceflinger这边，满足有新的buffer数据 + VSYNC信号的切换 才会去触发合成：
图中每次合之前的绿色小块就是queuebuffer， 所以从这里来看 影响整体合成帧率性能的 决定因素在queuebuffer的频率能否满足 VSYNC的需求，以达到60fps的效果

每一次surfaceflinger一帧 在一次VSYNC信号改变的时候，这里只抓取了核心的两个步骤：获取新的buffer 释放前一个buffer，组合buffer数据为一帧图像
可看到调用关系时间消耗组成图：

这里时序图中显示出来的函数名，是因为在其函数加了TRACE标记 去trace这个函数的生命周期
可依此来分析某个环节耗时多少，进行定位优化
比如在SurfaceFlinger.cpp 中：

#define ATRACE_TAG ATRACE_TAG_GRAPHICS

可以看到TAG 为GRAPHICS 也就是为什么开始说eclipse里面只选个Graphics 就行了的原因，对应关系
函数中：

bool SurfaceFlinger::handleMessageInvalidate() {
    ATRACE_CALL();
    return handlePageFlip();
}

ATRACE_CALL()为开始标记，这就开始trace该函数了

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调用实现逻辑

上面有说到 ATRACE_CALL() 开始打开trace，本着习性，必然得去追一下code，记录一下 不在意细节 ~
这个宏定义在 \system\core\include\utils\Trace.h 中：

// ATRACE_NAME traces the beginning and end of the current scope.  To trace
// the correct start and end times this macro should be declared first in the
// scope body.
#define ATRACE_NAME(name) android::ScopedTrace ___tracer(ATRACE_TAG, name)
// ATRACE_CALL is an ATRACE_NAME that uses the current function name.
#define ATRACE_CALL() ATRACE_NAME(__FUNCTION__)

namespace android {

class ScopedTrace {
public:
inline ScopedTrace(uint64_t tag, const char* name)
    : mTag(tag) {
    atrace_begin(mTag,name);
}

inline ~ScopedTrace() {
    atrace_end(mTag);
}

private:
    uint64_t mTag;
};

继续查看定义在 \system\core\include\cutils\trace.h 中：
看下TAG类型：

#define ATRACE_TAG_NEVER            0       // This tag is never enabled.
#define ATRACE_TAG_ALWAYS           (1<<0)  // This tag is always enabled.
#define ATRACE_TAG_GRAPHICS         (1<<1)
#define ATRACE_TAG_INPUT            (1<<2)
#define ATRACE_TAG_VIEW             (1<<3)
#define ATRACE_TAG_WEBVIEW          (1<<4)
#define ATRACE_TAG_WINDOW_MANAGER   (1<<5)
#define ATRACE_TAG_ACTIVITY_MANAGER (1<<6)
#define ATRACE_TAG_SYNC_MANAGER     (1<<7)
#define ATRACE_TAG_AUDIO            (1<<8)
#define ATRACE_TAG_VIDEO            (1<<9)
#define ATRACE_TAG_CAMERA           (1<<10)
#define ATRACE_TAG_HAL              (1<<11)
#define ATRACE_TAG_APP              (1<<12)
#define ATRACE_TAG_RESOURCES        (1<<13)
#define ATRACE_TAG_DALVIK           (1<<14)
#define ATRACE_TAG_RS               (1<<15)
#define ATRACE_TAG_BIONIC           (1<<16)
#define ATRACE_TAG_POWER            (1<<17)
#define ATRACE_TAG_LAST             ATRACE_TAG_POWER

其中上面在SurfaceFlinger中定义成了 ATRACE_TAG_GRAPHICS

/**
 * Trace the beginning of a context.  name is used to identify the context.
 * This is often used to time function execution.
 */
#define ATRACE_BEGIN(name) atrace_begin(ATRACE_TAG, name)
static inline void atrace_begin(uint64_t tag, const char* name)
{
    if (CC_UNLIKELY(atrace_is_tag_enabled(tag))) {
        char buf[ATRACE_MESSAGE_LENGTH];
        size_t len;

        len = snprintf(buf, ATRACE_MESSAGE_LENGTH, "B|%d|%s", getpid(), name);
        write(atrace_marker_fd, buf, len);
    }
}

首先会去check 当前来的tag 是否 enable，会进行判断去初始化：

/**
 * atrace_init readies the process for tracing by opening the trace_marker file.
 * Calling any trace function causes this to be run, so calling it is optional.
 * This can be explicitly run to avoid setup delay on first trace function.
 */
#define ATRACE_INIT() atrace_init()
static inline void atrace_init()
{
    if (CC_UNLIKELY(!android_atomic_acquire_load(&atrace_is_ready))) {
        atrace_setup();
    }
}

/**
 * Get the mask of all tags currently enabled.
 * It can be used as a guard condition around more expensive trace calculations.
 * Every trace function calls this, which ensures atrace_init is run.
 */
#define ATRACE_GET_ENABLED_TAGS() atrace_get_enabled_tags()
static inline uint64_t atrace_get_enabled_tags()
{
    atrace_init();
    return atrace_enabled_tags;
}

/**
 * Test if a given tag is currently enabled.
 * Returns nonzero if the tag is enabled, otherwise zero.
 * It can be used as a guard condition around more expensive trace calculations.
 */
#define ATRACE_ENABLED() atrace_is_tag_enabled(ATRACE_TAG)
static inline uint64_t atrace_is_tag_enabled(uint64_t tag)
{
    return atrace_get_enabled_tags() & tag;
}

调转到 \system\core\libcutils\trace.c 中，只进行一次的初始化：

static void atrace_init_once()
{
    atrace_marker_fd = open("/sys/kernel/debug/tracing/trace_marker", O_WRONLY);
    if (atrace_marker_fd == -1) {
        ALOGE("Error opening trace file: %s (%d)", strerror(errno), errno);
        atrace_enabled_tags = 0;
        goto done;
    }

    atrace_enabled_tags = atrace_get_property();

done:
    android_atomic_release_store(1, &atrace_is_ready);
}

void atrace_setup()
{
    pthread_once(&atrace_once_control, atrace_init_once);
}

/sys/kernel/debug/tracing/trace_marker 是重点，为trace在kernel里面创建的文件节点
打开之后保存全局的文件描述符：atrace_marker_fd

现在回头看atrace_begin 和 atrace_end 就是向这个节点write 对应要打开的trace的开关数据
kernel中的trace驱动自然会有file operation处理
浏览个大概，细节有必要时再做分析~