systrace的使用

旧城等待， 2022-05-30 10:13 347阅读 0赞

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理解和使用systrace。

# 一、介绍systrace #

systrace是Android4.1版本之后推出的，对系统Performance分析的工具。

systrace的功能包括跟踪系统的I/O操作、内核工作队列、CPU负载以及Android各个子系统的运行状况等。在Android平台中，它主要由3部分组成：

*  **内核部分：**Systrace利用了Linux Kernel中的`ftrace`功能。所以，如果要使用systrace的话，必须开启kernel中和ftrace相关的模块。
 *  **数据采集部分**：Android定义了一个Trace类。应用程序可利用该类把统计信息输出给ftrace。同时，Android还有一个`atrace`程序，它可以从ftrace中读取统计信息然后交给数据分析工具来处理。
 *  **数据分析工具**：Android提供一个`systrace.py`（python脚本文件，位于Android SDK目录`/sdk/platform-tools/systrace`中，其内部将调用atrace程序）用来配置数据采集的方式（如采集数据的标签、输出文件名等）和收集ftrace统计数据并生成一个结果网页文件供用户查看。

# 二、抓取systrace #

有三种方式抓取systrace：

## 2.1 systrace.py工具 ##

命令行的用法是：

<table style="border-collapse:collapse;border-spacing:0px;margin:0px;width:auto;border:none;font-size:14px;table-layout:fixed;"> 
 <tbody> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px 20px 1px 1px;color:rgb(102,102,102);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;text-align:right;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      1 
    </div></td> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px;color:rgb(255,255,255);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      python systrace.py [options] [category1] [category2] ... [categoryN] 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

需要装python，最好是2.7版本，避免出现问题，示例如下：

<table style="border-collapse:collapse;border-spacing:0px;margin:0px;width:auto;border:none;font-size:14px;table-layout:fixed;"> 
 <tbody> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px 20px 1px 1px;color:rgb(102,102,102);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;text-align:right;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      1 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      2 
    </div></td> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px;color:rgb(255,255,255);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      cd android-sdk/platform-tools/systrace 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      python systrace.py --time=10 -o mynewtrace.html sched gfx view wm 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2.1.1 options ###

其中options可取值：

### 2.1.2 category ###

其中category可取值：

<table style="border-collapse:collapse;border-spacing:0px;margin:20px 0px;width:1099.23px;border:1px solid rgb(153,153,153);font-size:14px;table-layout:fixed;"> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th style="padding:8px 8px 10px;text-align:left;vertical-align:middle;border-bottom:3px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">category</th> 
   <th style="padding:8px 8px 10px;text-align:left;vertical-align:middle;border-bottom:3px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">gfx</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Graphics</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">input</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Input</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">view</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">View System</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">webview</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">WebView</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">wm</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Window Manager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">am</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Activity Manager</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">sm</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Sync Manager</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">audio</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Audio</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">video</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Video</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">camera</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Camera</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">hal</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Hardware Modules</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">app</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Application</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">res</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Resource Loading</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">dalvik</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Dalvik VM</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">rs</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">RenderScript</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">bionic</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Bionic C Library</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">power</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Power Management</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">sched</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">CPU Scheduling</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">irq IRQ</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Events</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">freq</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">CPU Frequency</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">idle</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">CPU Idle</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">disk</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Disk I/O</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">mmc</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">eMMC commands</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">load</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">CPU Load</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">sync</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Synchronization</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">workq</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Kernel Workqueues</td> 
  </tr> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">memreclaim</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Kernel Memory Reclaim</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">regulators</td> 
   <td style="padding:8px;vertical-align:middle;border-bottom:1px solid rgb(153,153,153);border-right:1px solid rgb(153,153,153);">Voltage and Current Regulators</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2.2 Device Monitor（DDMS） ##

可以使用Eclipse或者Android Studio集成开发工具，切换到DDMS，点击devices，点击Systrace按钮：

[![ddms-capture-systrace.png][]][ddms-capture-systrace.png]

补充说明：

*  Destionation file ：trace输出的文件路径
 *  Trace duration : 配置抓取systrace的时间，通常设置5秒，并在5秒内重现问题，时间太短会导致问题重现时没有被抓到，时间太长会导致Java Heap不够而无法保存，因此在能抓到问题点的情况下，时间越小越好。
 *  Trace Buffer Size : Buffer Size是存储systrace的size，同样的，太小会导致信息丢失，时间太长会导致Java Heap不够而无法保存，建议20480。
 *  Enable Application Traces from :如果用户有自己在应用程序中加入自己的systrace log:  
    `Trace.beginSection("newInstance"); Trace.endSection();`  
    那么此处必须选择这个应用对应的进程名字，否则新加的systrace log不会被抓到。

# 三、自定义systrace #

有时候为了debug方便，那么我们需要自己在apk或者framework层添加trace信息：

## 3.1 app层 ##

app可以使用：

<table style="border-collapse:collapse;border-spacing:0px;margin:0px;width:auto;border:none;font-size:14px;table-layout:fixed;"> 
 <tbody> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px 20px 1px 1px;color:rgb(102,102,102);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;text-align:right;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      1 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      2 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      3 
    </div></td> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px;color:rgb(255,255,255);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      import android.os.Trace; 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      Trace.beginSection(String sectionName) 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      Trace.EndSection() 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

然后通过`python systrace.py --app=sectionName` 指定apk，或者通过ddms选择指定apk，抓取systrace分析。

## 3.2 Java framework层 ##

Java Framework可以使用：

<table style="border-collapse:collapse;border-spacing:0px;margin:0px;width:auto;border:none;font-size:14px;table-layout:fixed;"> 
 <tbody> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px 20px 1px 1px;color:rgb(102,102,102);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;text-align:right;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      1 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      2 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      3 
    </div></td> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px;color:rgb(255,255,255);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      import android.os.Trace; 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      Trace.traceBegin(long traceTag, String methodName) 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      Trace.traceEnd(long traceTag) 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

抓取systrace分析。

## 3.3 Native framework层 ##

Native Framework可以使用：最好在函数开头声明定义

<table style="border-collapse:collapse;border-spacing:0px;margin:0px;width:auto;border:none;font-size:14px;table-layout:fixed;"> 
 <tbody> 
  <tr style="background-color:rgb(249,249,249);"> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px 20px 1px 1px;color:rgb(102,102,102);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;text-align:right;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      1 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      2 
    </div></td> 
   <td style="padding:0px;vertical-align:middle;border:none;"><pre style="font-family:consolas, Menlo, 'PingFang SC', 'Microsoft YaHei', monospace;font-size:13px;margin-top:0px;margin-bottom:0px;padding:1px;color:rgb(255,255,255);background:rgb(0,36,81);line-height:1.6;border:none;"></pre> 
    <div style="height:20px;">
      #include &lt;cutils/trace.h&gt; 
    </div> 
    <div style="height:20px;">
      ATRACE_CALL() 
    </div></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

抓取systrace分析。

# 四、分析systrace #

Google Chrome浏览器可以打开systrace，如果打不开，可以通过`chrome://tracing/`，然后load systrace。

以分析UI Performance为例：

## 4.1 Frame ##

每个应用都有一行专门显示frame，每一帧就显示为圆圈，正常绘制是1秒60帧，大约一帧16.6毫秒，在这个值以下是正常颜色绿色，如果超过它就会变成红色、黄色。非绿色的都说明有问题。这时需要通过’w’键放大那一帧，然后按‘m’键高亮，进一步分析问题。

对于Android 5.0(API level 21)或者更高的设备，该问题主要聚焦在`UI Thread`和`Render Thread`这两个线程当中。对于更早的版本，则所有工作在`UI Thread`。

[![systrace-fenxi.png][]][systrace-fenxi.png]

## 4.2 Alerts ##

Systrace能自动分析trace中的事件，并能自动高亮性能问题作为一个Alerts，建议调试人员下一步该怎么做。

比如对于丢帧是，点击黄色或红色的Frames圆点便会有相关的提示信息；另外，在systrace的最右上方，有一个Alerts tab可以展开，这里记录着所有的的警告提示信息。

# 五、快捷操作 #

## 5.1 导航操作 ##

## 5.2 快捷操作 ##

对于脚本控制台，除了能当做记事本的功能，目前还不清楚有啥功能，或许还在开发中。

## 5.3 模式切换 ##

*  Select mode: 双击已选定区能将所有相同的块高亮选中；（对应数字1）
 *  Pan mode: 拖动平移视图（对应数字2）
 *  Zoom mode:通过上/下拖动鼠标来实现放大/缩小功能；（对应数字3）
 *  Timing mode:拖动来创建或移除时间窗口线。（对应数字4）

可通过按数字1~4，用于切换鼠标模式； 另外，按住alt键，再滚动鼠标滚轮能实现放大/缩小功能。

**Reference:**

*  [https://developer.android.com/studio/profile/systrace-commandline.html][https_developer.android.com_studio_profile_systrace-commandline.html]
 *  [https://developer.android.com/studio/profile/systrace.html][https_developer.android.com_studio_profile_systrace.html]
 *  [http://gityuan.com/2016/01/17/systrace/][http_gityuan.com_2016_01_17_systrace]

[http_maoao530.github.io_2017_02_06_systrace]: http://maoao530.github.io/2017/02/06/systrace/
[ddms-capture-systrace.png]: /images/20220530/569094496f764280bd43bf0b40f88125.png
[systrace-fenxi.png]: /images/20220530/8be7c770e3be4857b09ca5454cb8d9ea.png
[https_developer.android.com_studio_profile_systrace-commandline.html]: https://developer.android.com/studio/profile/systrace-commandline.html
[https_developer.android.com_studio_profile_systrace.html]: https://developer.android.com/studio/profile/systrace.html
[http_gityuan.com_2016_01_17_systrace]: http://gityuan.com/2016/01/17/systrace/