Systrace 使用说明

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发布版本：1.0　·　页数：7　·　语言：中文

原始文档：Rockchip_Quick_Start_Linux_Systrace_CN.pdf

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章节大纲

Systrace 使用说明（P1）
- 1. 介绍（P1）
- 1. 用法（P2）
  - 准备工作（P2）
  - 抓取数据（P2）
- 1. 分析（P4）

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芯片名称	内核版本
全系列	4.4

日期	版本	作者	修改说明
2017-12-25	V1.0	陈谋春

介绍2. 用法准备工作抓取数据3. 分析

1. 介绍

Systrace 是目前 Android 上最主要的性能调试手段，有以下优点：

完全免费，安装和使用都比较简便由于不需要在设备端运行监控程序，所以不需要 root 权限 1界面友好

同时也有一些缺点：基于 tracepoint，所以只会收集你加过 trace 的函数信息，Android 在大部分模块的重要函数里都加了 trace 了，所以大部分情况下还是够用，同时 Android 也提供了几个函数方便添加自己的trace。看不到 pmu 计数器的信息，也看不到 gpu 和 memory 的信息（理论上内核驱动如果定时收集这些信息并加到 trace 里，systrace 应该也能看到）

2. 用法

为了更方便介绍 Systrace，我这里举一个实际的性能分析例子：ﬁshtank 在 1000 只鱼的情况下帧率很低

准备工作

获取 systrace 有三种方式：

下载Android_Sdk_Tool路径：/path_to_sdk/platform-tools/systrace 2. 下载Android Studio提供了图形化抓取功能，实际上也是嗲用 sdk 里的 systrace 3. 直接用 Android 源码里的路径：/path_to_android/external/chromium-trace

抓取数据

Systrace 的命令格式：

$ cd external/chromium-trace/
$ python ./systrace.py -h

Usage: systrace.py [options] [category1 [category2 ...]]

Example: systrace.py -b 32768 -t 15 gfx input view sched freq

Options: -h, --help show this help message and exit -o FILE write trace output to FILE -t N, --time=N trace for N seconds -l, --list-categories list the available categories and exit -j, --json write a JSON file --link-assets (deprecated) --from-file=FROM_FILE read the trace from a file (compressed) rather thanrunning a live trace --asset-dir=ASSET_DIR (deprecated) -e DEVICE_SERIAL_NUMBER, --serial=DEVICE_SERIAL_NUMBER

adb device serial number

--target=TARGET chose tracing target (android or linux) --timeout=TIMEOUT timeout for start and stop tracing (seconds) --collection-timeout=COLLECTION_TIMEOUT timeout for data collection (seconds)

Atrace and Ftrace options: -b N, --buf-size=N use a trace buffer size of N KB --no-fix-threads don't fix missing or truncated thread names --no-fix-tgids Do not run extra commands to restore missing thread to thread group id mappings. --no-fix-circular don't fix truncated circular traces

Atrace options: --atrace-categories=ATRACE_CATEGORIES Select atrace categories with a comma-delimited list, e.g. --atrace-categories=cat1,cat2,cat3 -k KFUNCS, --ktrace=KFUNCS specify a comma-separated list of kernel functions to trace -a APP_NAME, --app=APP_NAME enable application-level tracing for comma-separated list of app cmdlines --no-compress Tell the device not to send the trace data in compressed form. --boot reboot the device with tracing during boot enabled.The report is created by hitting Ctrl+C after the devicehas booted up.

Battor trace options: --battor-categories=BATTOR_CATEGORIES Select battor categories with a comma-delimited list, e.g. --battor-categories=cat1,cat2,cat3 --hubs=HUB_TYPES List of hub types to check for for BattOr mapping. Used when updating mapping file. --serial-map=SERIAL_MAP File containing pregenerated map of phone serial numbers to BattOr serial numbers. --battor_path=BATTOR_PATH specify a BattOr path to use --update-map force update of phone-to-BattOr map --battor Use the BattOr tracing agent.

Ftrace options: --ftrace-categories=FTRACE_CATEGORIES Select ftrace categories with a comma-delimited list, e.g. --ftrace-categories=cat1,cat2,cat3

Systrace 支持的 atrace 类别有：

adb root
python ./systrace.py -l

gfx - Graphics input - Input view - View System webview - WebView wm - Window Manager am - Activity Manager sm - Sync Manager audio - Audio video - Video camera - Camera hal - Hardware Modules app - Application res - Resource Loading dalvik - Dalvik VM rs - RenderScript bionic - Bionic C Library power - Power Management pm - Package Manager ss - System Server database - Database network - Network sched - CPU Scheduling freq - CPU Frequency idle - CPU Idle load - CPU Load memreclaim - Kernel Memory Reclaim binder_driver - Binder Kernel driver binder_lock - Binder global lock trace

NOTE: more categories may be available with adb root

Note: ==有些事件需要设备的 root 权限才能操作，所以最好先切到 root 权限==

除了支持 Android 在 ftrace 基础上扩展的 atrace，Systrace 也是支持 kernel 原生的 ftrace 的，还支持单独抓取某个 kernel 函数，当然前提是这个函数本身有 tracepoint，具体可以参见上面的命令帮助信息。还可以直接用 trace 文件做输入，这种离线分析功能应该在分析 Android 引导过程的时候比较有用。

在抓取前要先大致确定这个场景涉及到哪些模块，再回到我们这次要分析的场景是：浏览器跑 ﬁshtank中开启 1000 只鱼的时候帧率很低；第一时间能想到的模块有：gfx webview sched freq load workq disk

先在设备上重现问题，然后在 host 端执行如下命令：

cd external/chromium-trace
python ./systrace.py -t 10 -o fishtank.html gfx webview sched freq load workq

disk

这个 ﬁshtank.html 即我们抓到的数据。为了方便和本文对照，我上传到网盘了。

3. 分析

分析数据需要 chrome 浏览器，版本最好要新一些，太旧可能会有兼容问题，因为这个 html 并不符合 w3c 的标准。

用 chrome 打开以后，界面如下：左列是抓取的线程名或 trace 名，既然是绘制问题，我们第一个要看肯定是绘制的线程，Android 5.0以前是在 ui 线程做绘制的，以后的版本都是在 render 线程做绘制，所以我们先拉到 render 线程，可以看到如下：

点击右边的有四个按键，分别对应四种模式如下：

先用”时间线“模式拉个 1s 左右的时间线，然后切到“选择”模式，选择这段时间线内 render 线程的区域，会自动在下方列出这个区域的函数统计：可以看到帧率确实很低，这段时间的绘制只有 9 次（drawgl 次数），平均耗时 29ms，平均间隔是111ms，所以主要原因是绘制间隔太大。继续往下分析就要根据浏览器的渲染模型了，我们知道chromium 里是由光栅化和 canvas 线程完成实际绘制的（内部叫 paint），而 ui 线程或 render 线程来完成贴图（内部叫 draw）。因为这个网页用的 canvas，所以我们先用“时间线”模式拉出绘制间隔，然后顺着时间线往下找绘制线程如下：

可以看到最近这一次的绘制耗时 124ms，拉开看一下具体耗时：

刚好有 1000 个绘制，这里会不会就是那 1000 只鱼，通过查看网页源码，可以确认：javascript 是单线程运行的，所以这里无法用到多核，javascript worker 技术是让 js 跑多线程，但是这个网页并没有用到这个技术。

要解决这个问题，要么改网页代码，启用 javascript worker 技术，这样应该能让帧率提升不少；还有一种办法就是启用 chromium 的 gpu 光栅化技术，即不调用 skia 做 2d 绘制，直接用 gpu 来绘制，但是目前这个技术缺陷较多，会导致某些场景下闪屏。

有一些kernel的trace需要root权限操作trace节点↩

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