Systrace分析知識(shí)點(diǎn)

和你一起終身學(xué)習(xí)，這里是程序員Android

經(jīng)典好文推薦，通過(guò)閱讀本文，您將收獲以下知識(shí)點(diǎn):

一、抓取Systrace
二、CPU模塊知識(shí)點(diǎn)
三、input 點(diǎn)擊事件處理流程
四、Vsync 事件處理
五、Android 繪制一幀流程分析
六、Camx Trace TAG開啟方法
七、參考文獻(xiàn)

一、抓取Systrace

1.1 使用手機(jī)抓取

使用Google 預(yù)留的開發(fā)者模式中的 系統(tǒng)跟蹤 功能抓取systrace。
步驟：
設(shè)置--開發(fā)者模式--系統(tǒng)跟蹤
trace文件保存路徑：
/data/local/traces

手機(jī)抓取trace

抓取完之后使用adb 命令 pull 出來(lái)即可

C:\Users\ >adb pull /data/local/traces .
/data/local/traces/: 1 file pulled, 0 skipped. 95.1 MB/s (51342186 bytes in 0.515s)

C:\Users\ >

1.2 python 命令抓取

參考命令如下：

 python systrace.py -o mynewtrace.html sched freq idle am wm gfx view binder_driver hal dalvik camera input res

比較麻煩，需要安裝環(huán)境，不推薦，有成熟腳本除外。

二、CPU模塊知識(shí)點(diǎn)

2.1 CPU頻率，CPU loading 計(jì)算

CPU loading 計(jì)算公式
CPU 負(fù)載loading = Wall duration ÷ 選擇CPU 個(gè)數(shù)÷ 選擇CPU的范圍

CPU Loading

2.2 Thread 在CPU中的狀態(tài)

• 綠色：運(yùn)行中 Running
  對(duì)于在CPU上執(zhí)行的進(jìn)程，需要查看其運(yùn)行時(shí)間、是否跑在該跑的核上、頻率是否夠等。

• 淺綠色：可運(yùn)行 Runnable
  對(duì)于在等待序列中的進(jìn)程，需要查看是否有過(guò)多任務(wù)在等待、等待時(shí)間是否過(guò)長(zhǎng)等。

• 白色：休眠中 Sleeping
  這里一般是在等事件驅(qū)動(dòng)。

• 橘色：不可中斷的睡眠態(tài)_IO_Block Uninterruptible Sleep | WakeKill - Block I/O
  線程在I / O上被阻塞或等待磁盤操作完成。

• 紫色：不可中斷的睡眠態(tài) Uninterruptible Sleep
  線程在另一個(gè)內(nèi)核操作（通常是內(nèi)存管理）上被阻塞。

舉例如下：

Thread 在CPU中的狀態(tài)

2.3 CPU 喚醒關(guān)系查看

1. 首先點(diǎn)擊查看當(dāng)前線程正在哪個(gè) CPU 中運(yùn)行

CPU 喚醒關(guān)系查看一

2. 點(diǎn)擊查看 Thread 的 箭頭，既可以查看是被誰(shuí)喚醒的

CPU 喚醒關(guān)系查看二

三、input 點(diǎn)擊事件處理流程

3.1 Android 點(diǎn)擊事件處理流程概覽

1. SystemServer AppLaunch_dispatchPtr:Up 處理點(diǎn)擊up事件

2. SystemServer 通過(guò)InputReader讀取屏幕點(diǎn)擊事件后，將點(diǎn)擊事件通過(guò)InputDispatcher 進(jìn)行分發(fā)

3. SystemServer OutboundQueue 接收存放即將派發(fā)給AppConnection 的點(diǎn)擊事件

4. SystemServer WaitQueue接收存放已經(jīng)派發(fā)給AppConnection ,但 App還在處理且沒(méi)有返回成功的點(diǎn)擊事件

5. Launcher deliverInputEvent: Launcher 桌面 被input事件喚醒

6. Camera APP bind 通過(guò)跟SystemServer bind 調(diào)用，開始啟動(dòng)Camera

3.2 Android 點(diǎn)擊事件處理流程圖

Android 點(diǎn)擊事件處理流程圖如下：

Android 點(diǎn)擊事件處理流程圖

3.2 Android 點(diǎn)擊事件處理關(guān)鍵TAG

TAG名字	所在進(jìn)程	備注
AppLaunch_dispatchPtr:Down	SystemServer	點(diǎn)擊Down事件
AppLaunch_dispatchPtr:Up	SystemServer	點(diǎn)擊up事件
InputReader	SystemServer	點(diǎn)擊事件讀取
InputDispatcher	SystemServer	點(diǎn)擊事件分發(fā)
oq	SystemServer	OutBoundQueue 點(diǎn)擊事件存放
wq	SystemServer	WaitQueue 點(diǎn)擊事件待消費(fèi)返回
deliverInputEvent	Launcher	app 點(diǎn)擊事件消費(fèi)

四、Vsync 事件處理

Vsync 信號(hào)可以由硬件產(chǎn)生，也可以用軟件模擬，不過(guò)現(xiàn)在基本上都是硬件產(chǎn)生，負(fù)責(zé)產(chǎn)生硬件 Vsync 的是 HWC,HWC 可生成 VSYNC 事件并通過(guò)回調(diào)將事件發(fā)送到 SurfaceFlinger , DispSync 將 Vsync 生成由 Choreographer 和 SurfaceFlinger 使用的 VSYNC_APP 和 VSYNC_SF 信號(hào)

4.1 VSYNC_app信號(hào)app處理

第一階段：
App 在收到 Vsync-App 的時(shí)候，在主線程進(jìn)行 measure、layout、draw(構(gòu)建 DisplayList , 里面包含 OpenGL 渲染需要的命令及數(shù)據(jù)) 。這里對(duì)應(yīng)的 Systrace 中的主線程 doFrame 操作

第二階段：
CPU 將數(shù)據(jù)上傳（共享或者拷貝）給 GPU,　這里 ARM 設(shè)備 內(nèi)存一般是 GPU 和 CPU 共享內(nèi)存。這里對(duì)應(yīng)的 Systrace 中的渲染線程的 flush drawing commands 操作

第三階段：
通知 GPU 渲染，真機(jī)一般不會(huì)阻塞等待 GPU 渲染結(jié)束，CPU 通知結(jié)束后就返回繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)，使用 Fence 機(jī)制輔助 GPU CPU 進(jìn)行同步操作

第四 階段：
swapBuffers，并通知 SurfaceFlinger 圖層合成。這里對(duì)應(yīng)的 Systrace 中的渲染線程的 eglSwapBuffersWithDamageKHR 操作
VSYNC_app信號(hào)處理流程如下：

VSYNC_app信號(hào)處理

4.2 VSYNC_sf 信號(hào)SF處理

第五階段：
SurfaceFlinger 開始合成圖層，如果之前提交的 GPU 渲染任務(wù)沒(méi)結(jié)束，則等待 GPU 渲染完成，再合成（Fence 機(jī)制），合成依然是依賴 GPU，不過(guò)這就是下一個(gè)任務(wù)了.這里對(duì)應(yīng)的 Systrace 中的 SurfaceFlinger 主線程的 onMessageReceived 操作（包括 handleTransaction、handleMessageInvalidate、handleMessageRefresh）SurfaceFlinger 在合成的時(shí)候，會(huì)將一些合成工作委托給 Hardware Composer,從而降低來(lái)自 OpenGL 和 GPU 的負(fù)載，只有 Hardware Composer 無(wú)法處理的圖層，或者指定用 OpenGL 處理的圖層，其他的 圖層偶會(huì)使用 Hardware Composer 進(jìn)行合成

第六階段 ：
最終合成好的數(shù)據(jù)放到屏幕對(duì)應(yīng)的 Frame Buffer 中，固定刷新的時(shí)候就可以看到了
VSYNC_sf 信號(hào)SF處理流程如下：

VSYNC_sf 信號(hào)SF處理

五、Android 繪制一幀流程分析

5.1 顯示一幀流程概覽

程序員Android

原圖鏈接：
https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5851256-5d802da2815c12f2.png

5.1.1 Android 顯示一幀大致分為下面 八步：

1. App 接收到 vsync-app 信號(hào)后開始工作。

2. App 主線程被Message喚醒，執(zhí)行onVsync。

3. App 執(zhí)行 doFrame ，處理input、animation、traversal、draw等。

4. App UIThread 跟RenderThread sync 數(shù)據(jù)。

5. App 執(zhí)行DrawFrame，從SurfaceFlinger(后續(xù)簡(jiǎn)稱SF) 的 BufferQueue 中 Dequeue buffer，取出一個(gè)bufffer后，執(zhí)行渲染繪制，接著將繪制好的Buffer 通過(guò)queuebuffer 放回到。BufferQueue中給 SF消費(fèi)。

6. App queuebuffer 后, SF 中對(duì)應(yīng)的 app buffer 會(huì)增加 +1。

7. Vsync-sf 到來(lái)后，SF 從BufferQueue 中 acquireBuffer一個(gè)Buffer 進(jìn)行消費(fèi)， 對(duì)應(yīng)SF 中的 app buffer 會(huì)減 - 1 , SF 消費(fèi)處理后，通過(guò) releaseBuffer 將buffer 歸還到BufferQueue 中。

8. SF 通過(guò) bind 跟 Hardware Composer HAL(簡(jiǎn)稱HWC) 進(jìn)行通信，通過(guò)一些處理后顯示到手機(jī)屏幕上。

5.2 生產(chǎn)者，消費(fèi)者 BufferQueue 流轉(zhuǎn)圖

生產(chǎn)者，消費(fèi)者 BufferQueue 流轉(zhuǎn)圖

原圖鏈接：
https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5851256-1fd0a4018940ddd8.png

1. dequeue(生產(chǎn)者發(fā)起) ：
   當(dāng)生產(chǎn)者需要緩沖區(qū)時(shí)，它會(huì)通過(guò)調(diào)用 dequeueBuffer() 從 BufferQueue 請(qǐng)求一個(gè)可用的緩沖區(qū)，并指定緩沖區(qū)的寬度、高度、像素格式和使用標(biāo)記。

2. queue(生產(chǎn)者發(fā)起)：
   生產(chǎn)者填充緩沖區(qū)并通過(guò)調(diào)用 queueBuffer() 將緩沖區(qū)返回到隊(duì)列。

3. acquire(消費(fèi)者發(fā)起) ：
   消費(fèi)者通過(guò) acquireBuffer() 獲取該緩沖區(qū)并使用該緩沖區(qū)的內(nèi)容

4. release(消費(fèi)者發(fā)起) ：
   當(dāng)消費(fèi)者操作完成后，它會(huì)通過(guò)調(diào)用 releaseBuffer() 將該緩沖區(qū)返回到隊(duì)列

5.3 App ，SF Buffer 交互圖

App ，SF Buffer 交互圖

原圖鏈接：
https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5851256-9ee4c505abf5eff3.png

1. App 通過(guò)bind 向SF dequeuebuffer 進(jìn)行buffer申請(qǐng)

2. SF 對(duì)端完成對(duì)bufferQueue 的dequeuebuffer的申請(qǐng)

3. App 處理合成完后，通過(guò)binder向SF queuebuffer 申請(qǐng)buffer 入隊(duì)。

4. SF 對(duì)端通過(guò)queuebuffer 完成buffer 對(duì)BufferQueue的入隊(duì)申請(qǐng)，供SF消費(fèi)并顯示到屏幕上

5.4 SF 跟 HWC 交互圖

SurfaceFlinger 接受來(lái)自多個(gè)來(lái)源的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，對(duì)它們進(jìn)行合成，然后發(fā)送到顯示設(shè)備。

SF 送顯圖

原圖鏈接：
https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5851256-e2998c0cd7dd4219.png

SF 跟 HWC 交互圖

原圖鏈接：
https://upload-images.jianshu.io/upload_images/5851256-53d12f9bfef6809a.png

1. vsync-sf 周期到來(lái)，SF 開始繪制準(zhǔn)備工作

2. SF 通過(guò) acquirebuffer 從BufferQueue 中取出一幀進(jìn)行消費(fèi)

3. App 對(duì)應(yīng)的BufferQueue 在SF acquirebuffer 后對(duì)那個(gè)的值會(huì) -1

4. App 對(duì)應(yīng)的buffer 值為 2

5. App 對(duì)應(yīng)的buffer值 在SF acquirebuffer 后變?yōu)?1

6. SF 跟HWC 通過(guò)binder 通信處理完后，通過(guò)rleasebuffer將buffer 歸還到BufferQueue中，緊接著一幀就可以顯示出來(lái)

六、Camx Trace TAG開啟方法

6.1 打開 Camx HAL 層 camx log tag

執(zhí)行以下命令，打開camx trace log tag

     adb root
     adb remount
     adb shell mkdir /vendor/etc/camera
     adb shell rm -rf  /vendor/etc/camera/camxoverridesettings.txt
     adb shell touch  /vendor/etc/camera/camxoverridesettings.txt
     adb shell "echo traceGroupsEnable=0x10080 >> /vendor/etc/camera/camxoverridesettings.txt"
     adb shell "echo traceErrorEnable=TRUE >> /vendor/etc/camera/camxoverridesettings.txt"
     adb shell "echo traceOutputEnable=0x10080 >> /vendor/etc/camera/camxoverridesettings.txt"
     adb shell cat /vendor/etc/camera/camxoverridesettings.txt
     adb reboot

6.2 重啟手機(jī)后打開kernel 的trace開關(guān)

重啟后打開kernel trace 開關(guān)

       adb root
       adb remount
       adb shell "echo 1 > /sys/kernel/tracing/events/camera/enable"

七、參考文獻(xiàn)

【騰訊文檔】Camera學(xué)習(xí)知識(shí)庫(kù)
https://docs.qq.com/doc/DSWZ6dUlNemtUWndv

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