开机时间分析

一、 开机各个阶段分析

1、Bootloader 阶段

Bootloader 阶段 该阶段分为(preloader 和Ik 阶段）

从按电源键振动到 kernel 开始启动，这部分高通平台暂无好的方法确认时间，可以从总时间推算大概时间。MTK 项目可以从bootprof 确认

2、kernel 阶段

1.Linux boot -> init first stage started!

主要耗时为电池驱动以及 TP 初始化部分

MTK 项目可从bootprof 中看到各驱动初始化时间,高通平台暂无法确认

2.init first stage started! -> boot_progress_stat

系统进入用户空间，标志着kemel 启动完成

主要是内核访问根文件系统来启动init 进程，包括 apexd、加载 sepolicy (Coldboot)、挂载各个分区

kerne_log：

若以上阶段有差异可联系测试单独给bsp提单确认

3、Android 阶段

在eventlog中搜索boot_progress |sf_stop| wm_boot_animation_done关键字分析日志，粒度较大，只能定位出大概的耗时流程，之后还需分析流程内部具体的耗时情况。开机各流程内部也有相应的日志，可以进行更加细致的分析。

每个阶段如下表所示：

阶段	描述
boot_progress_start	系统进入用户空间，标志着kernel启动完成
boot_progress_preload_start	Zygote启动
boot_progress_preload_end	Zygote结束
boot_progress_system_run	SystemServer ready,开始启动Android系统服务
boot_progress_pms_start	PMS开始扫描安装的应用
boot_progress_pms_system_scan_start	PMS先行扫描/system目录下的安装包
boot_progress_pms_data_scan_start	PMS扫描/data目录下的安装包
boot_progress_pms_scan_end	PMS扫描结束
boot_progress_pms_ready	PMS就绪
boot_progress_ams_ready	AMS就绪
boot_progress_enable_screen	AMS启动完成后开始激活屏幕，从此以后屏幕才能响应用户的触摸，它在WindowManagerService发出退出开机动画的时间节点之前
sf_stop_bootanim	SF设置service.bootanim.exit属性值为1，标志系统要结束开机动画了
wm_boot_animation_done	开机动画结束，这一步用户能直观感受到开机结束

开机流程Trace如下图所示：

1.boot_progress_start

系统进入用户空间，标志着kernel启动完成

/frameworks/base/core/jni/AndroidRuntime.cpp

void AndroidRuntime::start(const char* className, const Vector& options, bool zygote)
{
    for (size_t i = 0; i < options.size(); ++i) {
        if (options[i] == startSystemServer) {
            primary_zygote = true;
           /* track our progress through the boot sequence */
           const int LOG_BOOT_PROGRESS_START = 3000;
           LOG_EVENT_LONG(LOG_BOOT_PROGRESS_START,  ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
        }
    }
}

2.boot_progress_preload_start

Zygote启动

/frameworks/base/core/java/com/android/internal/os/ZygoteInit.java

public static void main(String[] argv){
    if(!enableLazyPreload){
        bootTimingsTraceLog.traceBegin("ZygotePreload");
        EventLog.writeEvent(BOOT_PROGRESS_PRELOAD_START, SystemClock.uptimeMillis());
        preload(bootTimingsTraceLog);
        EventLog.writeEvent(BOOT_PROGRESS_PRELOAD_END, SystemClock.uptimeMillis());
        bootTimingsTraceLog.traceEnd();
    }
}

trace

3.boot_progress_system_run

SystemServer ready,开始启动Android系统服务,如PMS、AMS等

/frameworks/base/services/java/com/android/server/SystemServer.java

private void run() {
   Slog.i(TAG, "Entered the Android system server!");
   final long uptimeMillis = SystemClock.elapsedRealtime();
   EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_SYSTEM_RUN, uptimeMillis);
   if (!mRuntimeRestart){
            FrameworkStatsLog.write(FrameworkStatsLog.BOOT_TIME_EVENT_ELAPSED_TIME_REPORTED,
FrameworkStatsLog.BOOT_TIME_EVENT_ELAPSED_TIME__EVENT__SYSTEM_SERVER_INIT_START,uptimeMillis);
      }
    }

trace

4.boot_progress_pms_start

PMS开始扫描安装的应用

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

public PackageManagerService(Injector injector, boolean onlyCore, boolean factoryTest) {
    LockGuard.installLock(mLock, LockGuard.INDEX_PACKAGES);
    EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_START,SystemClock.uptimeMillis()
    );
}

一般情况下该阶段耗时差异不大 50ms 之内若耗时差异较大

1请确认 BootAnimation 进程是否跑小核心详情见<开机时间checklist>

2耗时主要差异在 read user settings

trace

5.boot_progress_pms_system_scan_start

PMS先行扫描/system目录下的安装包

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

public PackageManagerService(Injector injector, boolean onlyCore, boolean factoryTest) {
   long startTime = SystemClock.uptimeMillis();
   EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SYSTEM_SCAN_START, startTime);
}

6.boot_progress_pms_data_scan_start

PMS扫描/data目录下的安装包

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

public PackageManagerService(Injector injector, boolean onlyCore, boolean factoryTest) {
        final long systemScanTime = SystemClock.uptimeMillis() - startTime;
        final int systemPackagesCount = mPackages.size();
        Slog.i(TAG, "Finished scanning system apps. Time: " + systemScanTime
                    + " ms, packageCount: " + systemPackagesCount
                    + " , timePerPackage: "
                    + (systemPackagesCount == 0 ? 0 : systemScanTime / systemPackagesCount)
                    + " , cached: " + cachedSystemApps);
        if (mIsUpgrade && systemPackagesCount > 0) {
            FrameworkStatsLog.write(FrameworkStatsLog.BOOT_TIME_EVENT_DURATION_REPORTED,                
BOOT_TIME_EVENT_DURATION__EVENT__OTA_PACKAGE_MANAGER_SYSTEM_APP_AVG_SCAN_TIME,
     systemScanTime / systemPackagesCount);
            }
            if (!mOnlyCore) {
            EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_DATA_SCAN_START,
            SystemClock.uptimeMillis());
            scanDirTracedLI(sAppInstallDir, 0, scanFlags | SCAN_REQUIRE_KNOWN, 0,
                        packageParser, executorService);
            }
}

7.boot_progress_pms_scan_end

PMS扫描结束

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

该阶段差异小，可忽略

 public PackageManagerService(Injector injector, boolean onlyCore, boolean factoryTest) {
        mPackageUsage.read(mSettings.mPackages);
        mCompilerStats.read();
        EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_SCAN_END,
                    SystemClock.uptimeMillis());
            Slog.i(TAG, "Time to scan packages: "
                    + ((SystemClock.uptimeMillis()-startTime)/1000f)
                    + " seconds");
}

8.boot_progress_pms_ready

PMS就绪

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/pm/PackageManagerService.java

 public PackageManagerService(Injector injector, boolean onlyCore, boolean factoryTest) {
        t.traceBegin("write settings");
        mSettings.writeLPr();
        t.traceEnd();
        EventLog.writeEvent(EventLogTags.BOOT_PROGRESS_PMS_READY, SystemClock.uptimeMillis());
    }

startWifi R/Q差异，verifyclass比Q多

9.boot_progress_ams_ready

AMS就绪

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

public void systemReady(final Runnable goingCallback, @NonNull TimingsTraceAndSlog t) {
        t.traceEnd();
        EventLog.writeBootProgressAmsReady(SystemClock.uptimeMillis());
    }

trace

10.boot_progress_enable_screen

AMS启动完成后开始激活屏幕，从此以后屏幕才能响应用户的触摸，它在WindowManagerService发出退出开机动画的时间节点之前

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/ActivityTaskManagerService.java

 @Override
public void enableScreenAfterBoot(boolean booted) {
        writeBootProgressEnableScreen(SystemClock.uptimeMillis());
        mWindowManager.enableScreenAfterBoot();
        synchronized (mGlobalLock) {
            updateEventDispatchingLocked(booted);
        }
 }

11.sf_stop_bootanim

SF设置service.bootanim.exit属性值为1，标志系统要结束开机动画了

/frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger.cpp

void SurfaceFlinger::bootFinished()
{
         property_set("service.bootanim.exit", "1");
         LOG_EVENT_LONG(LOGTAG_SF_STOP_BOOTANIM, ns2ms(systemTime(SYSTEM_TIME_MONOTONIC)));
}

12.wm_boot_animation_done

开机动画结束，这一步用户能直观感受到开机结束

/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java

private void performEnableScreen() {
        EventLogTags.writeWmBootAnimationDone(SystemClock.uptimeMillis());
        Trace.asyncTraceEnd(TRACE_TAG_WINDOW_MANAGER,   "Stop bootanim");
}

可以将测试机与对比机抓取的此log数据制作成表格，制作成折线图，可以更加直观的观察到耗时异常的流程。

二、开机日志抓取

不同厂商可能暗码进入MTKLog的方式不同，打开MTKLog之后，重启手机，等开机后关闭Log

1、抓取流程:

MTKLog 拨号盘输入*#*#9646633#*#*-->EngineerMode-->log and Debugging-->DebugLoggerUI-->打开mobilelog-->重启-->停止抓取-->拉取adb pull /data/debuglogger

2、分析开机日志

Android的log系统是独立于Linux内核log系统的. Android系统把Log分为了四类，不同的类别记录不同的Log信息，默认通过logcat抓取的是main信息，开机日志主要看event.log跟kernel.log：

Log名称	作用	获取命令
system.log	低级别的系统调试Log信息，包含CPU信息,大量系统服务输出的信息	adb logcat –b system
main.log	主要的Log信息，大部分应用级别的Log信息都在这里	adb logcat –b main
event.log	系统事件相关的Log信息，包含AMS与WMS输出的应用程序声明周期信息	adb logcat –b event
kernel.log	包含kernel打出的信息,LowMemoryKiller杀进程、内存碎片化或内存不足,mmc驱动异常都可以在这里找到。	mtk log抓取

3、日志地址

抓取成功后有个boot_normal文件夹，开机过程跟开机结束后Log是分开的，在boot过程可以看到里面有相应过程的Log，如下所示：

1.APLog_2023_0814_135856__4

2.boot__normal

4、查看是否第一次开机

persist.sys.device_provisioned开机向导是否完成

persist.sys.device_first_boot是否第一次开机

三、开机trace抓取

1、MTK 平台

mtk 平台抓取开机 trace 可以不改代码，只需要 user root 版本即可

抓取非首次开机信息，需要 root 权限

1. 打开 google systrace: adb shell setprop persist.traced.enable 1

2.打开 mtk systrace工具设置: adb shell setprop persist.vendor.boot_trace 1

3.联网对时，普通重启两次，再打开 开机 log(#80#-其它-重启)

4.锁屏出现后，adb shell atrace --async_stop -z -c -o /data/local/tmp/boot_trace，抓取trace

5.adb pull /data/local/tmp/boot_trace，关闭 log，导出log(/storage/ermulated/0/Android/data/com.oplus.logkit/files/Log 目录下对应时间1og)

注意:需要抓取init阶段的 trace需要修改对应项目的代码修改完代码跟高通抓取一样，需要验证代码之类的

打开抓取的开机trace如下所示：

如以上方式抓取不了，则需要在代码中修改：

2、代码修改

在 frameworks/native/cmds/atrace/atrace.rc 中，更改以下行：

write /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on 0
write /sys/kernel/tracing/tracing_on 0

更改为：

#write /sys/kernel/debug/tracing/tracing_on 0
#write /sys/kernel/tracing/tracing_on 0

这将启用跟踪功能（默认处于停用状态）。

在 device.mk 文件中，添加以下行：

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES +=    debug.atrace.tags.enableflags=802922
PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES +=    persist.traced.enable=0

在设备 BoardConfig.mk 文件中，添加以下行：

BOARD_KERNEL_CMDLINE := ... trace_buf_size=64M trace_event=sched_wakeup,sched_switch,sched_blocked_reason,sched_cpu_hotplug

如果是详细的 I/O 分析，还要添加块以及 ext4 和 f2fs。

在设备专属 init.rc 文件中，添加以下行：

on property:sys.boot_completed=1          // This stops tracing on boot complete
write /d/tracing/tracing_on 0
write /d/tracing/events/ext4/enable 0
write /d/tracing/events/f2fs/enable 0
write /d/tracing/events/block/enable 0

在设备启动后，提取跟踪记录：

adb root && adb shell atrace --async_stop -z -c -o /data/local/tmp/boot_trace
adb pull /data/local/tmp/boot_trace
$ANDROID_BUILD_TOP/external/chromium-trace/systrace.py --from-file=boot_trace

四、 开机速度优化实践

在Android S升级Android T的过程中，同一个项目的手机，在升级Android T之后，比之前的开机时间大概要多18秒左右。
首先在手机开机之后，查看boot_progress相关日志如下

07-15 04:13:35.244 I/boot_progress_start( 1059): 4040
07-15 04:13:35.934 I/boot_progress_preload_start( 1059): 4730
07-15 04:13:37.255 I/boot_progress_preload_end( 1059): 6051
07-15 04:13:37.636 I/boot_progress_system_run( 2221): 6432
07-15 04:13:38.260 I/boot_progress_pms_start( 2221): 7056
07-15 04:13:38.473 I/boot_progress_pms_system_scan_start( 2221): 7269
07-15 04:13:38.797 I/boot_progress_pms_data_scan_start( 2221): 7593
07-15 04:13:38.803 I/boot_progress_pms_scan_end( 2221): 7599
07-15 04:13:38.894 I/boot_progress_pms_ready( 2221): 7690
07-15 04:13:58.006 I/boot_progress_ams_ready( 2221): 26802
07-15 04:13:59.164 I/boot_progress_enable_screen( 2221): 27960

发现，在boot_progress_pms_ready到boot_progress_ams_ready之间，耗时近20秒，严重超时。
确定了大体的耗时异常点之后，我们抓取boottrace再进行进一步的分析。
由于PMS和AMS服务军运行再SystemServer进程当中，所以我们重点关注SystemServer进程的运行情况。

查看trace文件发现，主要是因为在启动AudioService的时候耗时较长。startService相关的日志也表明了这一点。

可见，启动AudioService耗时15.5秒左右。通过在AudioService相关的代码里面添加log，最终定位到为AudioService驱动在Android T上的问题。转交Audio模块处理之后，开机时间正常。

谷歌官方开机优化资料

https://source.android.com/devices/tech/perf/boot-times

五、开机时间拆解澄清

1、平台信息

项目信息	测试机	对比机1	对比机2
Android版本	13	12	13
硬件平台	mt6769	mt6769	mt6769
内存	4+128	4+128	4+128
网络制式	LTE	WIFI	LTE

2、测试差异

	测试机	对比机1	差值
开机时间	25.294s	26.243s	-1s

	测试机	对比机2	差值
开机时间	23.57s	23.97s	-0.4s

3、开机各阶段时间拆解

prloader->kernel启动阶段	测试机(ms)	对比机1(ms)	差值(ms)
prloader	1173	1099	74
bl2_ext	1233	1041	192
lk	1556	1555	1

阶段	测试机(ms)	对比机1(ms)	差值(ms)
boot_progress_start	7504	7135
	1601	1347	254
boot_progress_preload_start	9105	8482
	1756	1597	159
boot_progress_preload_end	10861	10079
	832	1904	-1072
boot_progress_system_run	11693	11983
	1422	938	484
boot_progress_pms_start	13115	12921
	322	280	42
boot_progress_pms_system_scan_start	13437	13201
	702	886	-184
boot_progress_pms_data_scan_start	14139	14087
	113	268	-155
boot_progress_pms_scan_end	14252	14355
	181	227	--46
boot_progress_pms_ready	1443	14582
	2484	2597	-113
boot_progress_ams_ready	16917	17179
	3104	4268	-1164
boot_progress_enable_screen	20021	21447
	2545	2214	331
sf_stop_bootanim	22566	23661	-1095

对boot_progress_system_run->boot_progress_pms_start各阶段进一步拆解，各阶段耗时无异常

从拆解表查看，各阶段耗时无异常，Android13相比Android12，Preload classes较多，开机多耗时400ms左右

4、结论：

从分解结果看，测试机优于对比机，各阶段耗时正常，因为平台能力，达不到标准，予以澄清说明。

优化措施汇总:

1.解决开机时mtkcam-devicemgr:initialze一直在后台运行影响开机时间

2.优化lcd初始化时延

六、总结

1.先对开机时间进行拆解，然后根据差异大的过程进行拆解分析

2.MTK平台可以直接看 bootprof文件，查看整个开机时间以及对应做的事件

3.如果是preloader、lk、kernel阶段的耗时需要跟BSP确认

4.折解开机 log在event和 kemel里面获取对应时间

5.可以在Log里面搜索一些关键词(took duration)因为 Android是多进程有些in background即使消耗时间也可能不会影响开机时间