Android开机速度优化
問(wèn)題描述
開(kāi)機(jī)時(shí)間相對(duì)參考機(jī)過(guò)慢,大約慢15s左右。Android 系統(tǒng)7.0。
問(wèn)題分析
開(kāi)機(jī)問(wèn)題涉及的層次較多,大致有bootloader-->kernel-->Zygote-->PMS-->AMS-->Launcher
可以借助bootchart來(lái)分析,也可以直接通過(guò)log分析。不幸的是本項(xiàng)目機(jī)器因未知原因?qū)е聼o(wú)法抓取到bootchart。
幸好在我瀏覽源碼時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)神器perfboot工具。具體在system/core/init/perfboot.py。
運(yùn)行該命令需要在源碼編譯環(huán)境下。詳細(xì)請(qǐng)參考源碼文件,此處不做過(guò)多介紹。
使用命令:
./perfboot.py --iterations=5 --interval=30 -v --output=/data/My_Doc/Performance/Bugs/bootup_op_4200151/J5D_UE.tsv
獲取問(wèn)題機(jī)與參考機(jī)的開(kāi)機(jī)數(shù)據(jù)。生成下圖
?
上圖X軸是開(kāi)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中的一些重要節(jié)點(diǎn)。Y軸是開(kāi)機(jī)時(shí)間。
詳細(xì)說(shuō)明下X軸上各個(gè)節(jié)點(diǎn)表征的含義。
|boot_progress_start|系統(tǒng)進(jìn)入用戶空間,標(biāo)志著kernel啟動(dòng)完成,本例中可以看出kernel啟動(dòng)耗時(shí)30s左右
|:---
|boot_progress_preload_start|Zygote啟動(dòng)
|boot_progress_preload_end|Zygote結(jié)束
|boot_progress_system_run|SystemServer ready,開(kāi)始啟動(dòng)Android系統(tǒng)服務(wù),如PMS,APMS等
|boot_progress_pms_start|PMS開(kāi)始掃描安裝的應(yīng)用
|boot_progress_pms_system_scan_start|PMS先行掃描/system目錄下的安裝包
|boot_progress_pms_data_scan_start|PMS掃描/data目錄下的安裝包
|boot_progress_pms_scan_end|PMS掃描結(jié)束
|boot_progress_pms_ready|PMS就緒
|boot_progress_ams_ready|AMS就緒
|boot_progress_enable_screen|AMS啟動(dòng)完成后開(kāi)始激活屏幕,從此以后屏幕才能響應(yīng)用戶的觸摸,它在WindowManagerService發(fā)出退出開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)之前,而真正退出開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)還會(huì)花費(fèi)少許時(shí)間,具體依賴animation zip 包中的desc.txt。wm_boot_animation_done才是用戶感知到的動(dòng)畫(huà)結(jié)束時(shí)間節(jié)點(diǎn)
|sf_stop_bootanim|SF設(shè)置service.bootanim.exit屬性值為1,標(biāo)志系統(tǒng)要結(jié)束開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)了,可以用來(lái)跟蹤開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)結(jié)尾部分消耗的時(shí)間
|wm_boot_animation_done|開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)結(jié)束,這一步用戶能直觀感受到開(kāi)機(jī)結(jié)束
通過(guò)上圖可以直觀的看到問(wèn)題機(jī)在進(jìn)入boot_progress_start節(jié)點(diǎn)之前相對(duì)參考機(jī)耗時(shí)較多。而這之前主要涉及bootloader和kernel。
bootloader 優(yōu)化
這一塊沒(méi)有接觸過(guò),交給底層同事優(yōu)化。大概說(shuō)下抓取log的方式.
adb shell cat /proc/bootmsg > bootmsg.txt.
從log里底層同事發(fā)現(xiàn)是bootimg簽名有問(wèn)題,更詳細(xì)的分析,自己對(duì)這塊真心不懂,總結(jié)不出幫助性的意見(jiàn)。
kernel層優(yōu)化
kernel的優(yōu)化先check一遍config的配置,kernel中config的配置種類繁多,就算是工作幾年的kernel工程師也不一定能清楚每一個(gè)config值的作用。Android提供了一個(gè)基礎(chǔ)配置表。
可以用腳本:kernel/scripts/kconfig/merge_config.sh來(lái)生成一份config文件。具體用法戳這
拿生成的config文件和當(dāng)前項(xiàng)目中的config做對(duì)比,同時(shí)也對(duì)比參考機(jī)的config文件。對(duì)比的時(shí)候可以用一個(gè)現(xiàn)成的工具kernel/scripts/diffconfig來(lái)比較。
綜合比較后的結(jié)果,本地一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)試,查找資料。最終去掉了如下config:
這里說(shuō)下config的配置有y,n,m,m表示編譯成模塊,不編譯進(jìn)內(nèi)核。不配置的話相當(dāng)于n。
CONFIG_DEBUG_INFO 不能去掉, 會(huì)引起CTS不過(guò)。由于config的的各項(xiàng)值可能散落在kernel的不同文件中,我們可以單獨(dú)編譯下kernel,然后去out目錄下查看obj/KERNEL_OBJ/.config 文件,這里面的配置項(xiàng)是完全的。
kernel關(guān)閉掉一些debug開(kāi)關(guān)后。在新版本上復(fù)測(cè)結(jié)果如下:
?
?
這里提下如何看kernel的log,
開(kāi)機(jī)后用命令:adb shell dmesg > dmesg.txt抓取Log
log里面搜關(guān)鍵字"Bootloader start count"-->LK 啟動(dòng)
“Bootloader end count”-->LK 結(jié)束
"Kernel MPM timestamp"-->bootloader運(yùn)行完成
通過(guò)對(duì)bootloader和kernel的優(yōu)化,直接減少了14s左右的開(kāi)機(jī)時(shí)間,可以看到優(yōu)化的效果還是比較明顯的。
frameworks層優(yōu)化
用命令:?adb logcat -b events|grep boot我們過(guò)濾出啟動(dòng)階段的主要事件。
01-01 13:38:52.139 391 391 I boot_progress_start: 15452 01-01 13:38:53.329 391 391 I boot_progress_preload_start: 16641 01-01 13:38:56.675 391 391 I boot_progress_preload_end: 19989 01-01 13:38:57.020 1729 1729 I boot_progress_system_run: 20333 01-01 13:38:57.824 1729 1729 I boot_progress_pms_start: 21137 01-01 13:38:58.865 1729 1729 I boot_progress_pms_system_scan_start: 22179 01-01 13:39:08.852 1729 1729 I boot_progress_pms_data_scan_start: 32166 01-01 13:39:08.907 1729 1729 I boot_progress_pms_scan_end: 32221 01-01 13:39:10.109 1729 1729 I boot_progress_pms_ready: 33422 01-01 13:39:12.557 1729 1729 I boot_progress_ams_ready: 35871 01-01 13:39:15.189 1729 1782 I boot_progress_enable_screen: 38503 01-01 13:39:17.973 290 321 I sf_stop_bootanim: 41287 01-01 13:39:18.887 1729 1961 I wm_boot_animation_done: 42201結(jié)合對(duì)比圖看,boot_progress_enable_screen之前問(wèn)題機(jī)跟對(duì)比機(jī)各個(gè)節(jié)點(diǎn)耗時(shí)相差不大。在這里說(shuō)明下,Android M上啟動(dòng)階段到boot_progress_enable_screen就結(jié)束了,而Android N上還多了sf_stop_bootanim和wm_boot_animation_done兩個(gè)事件。這也就是圖-優(yōu)化kernel后棕紅色的線條到boot_progress_enable_screen就沒(méi)有延生的原因,因?yàn)樗硎镜膮⒖紮C(jī),而參考機(jī)正好是Android M系統(tǒng)。
從log的時(shí)間戳可以看出:
boot_progress_enable_screen--->花費(fèi)2s左右的時(shí)間到達(dá)sf_stop_bootanim--->花費(fèi)1s多時(shí)間到達(dá)wm_boot_animation_done。多出來(lái)的兩個(gè)過(guò)程總共多花接近4s的時(shí)間。
我們要重點(diǎn)看下這個(gè)過(guò)程發(fā)生了什么,為什么會(huì)多出來(lái)這近4s時(shí)間。
1.先看下boot_progress_enable_screen出現(xiàn)的位置。
它在frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
?
2.sf_stop_bootanim出現(xiàn)的位置。
它在frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger_hwc1.cpp。
這里特別說(shuō)明下SurfaceFlinger_hwc1.cpp是SurfaceFlinger.cpp的升級(jí)版,它支持HWC 2.0,使用的是SurfaceFlinger.cpp還是SurfaceFlinger_hwc1.cpp跟平臺(tái)選擇相關(guān)。
?
3.wm_boot_animation_done出現(xiàn)的位置。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
?
找到了3個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的位置,現(xiàn)在再來(lái)分析如何將這3個(gè)節(jié)點(diǎn)串聯(lián)起來(lái)。
1-->2過(guò)程: AMS的enableScreenAfterBoot調(diào)用WMS的enableScreenAfterBoot方法,在WMS中的enableScreenAfterBoot會(huì)繼續(xù)調(diào)用內(nèi)部方法performEnableScreen,該方法內(nèi)部判斷開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)如果沒(méi)有停止,就調(diào)用SurfaceFlinger去停止開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)
?這里的FIRST_CALL_TRANSACTION實(shí)際上就是BOOT_FINISHED。
frameworks/native/include/gui/ISurfaceComposer.h
surfaceFlinger.transact發(fā)出的調(diào)用請(qǐng)求會(huì)被ISurfaceComposer處理。
frameworks/native/libs/gui/ISurfaceComposer.cpp
?
這里的bootFinished就是SurfaceFlinger_hwc1.cpp定義的bootFinished()方法,最終來(lái)到了第2個(gè)節(jié)點(diǎn)sf_stop_bootanim。
為了驗(yàn)證上述調(diào)用過(guò)程,我們添加上打印調(diào)用棧的log看看輸出。
?
上述log也印證了之前的分析,至此1-->2的過(guò)程算是通了。在來(lái)看2-->3過(guò)程,在3節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)之前還有一次判斷:
if (!mForceDisplayEnabled && !checkBootAnimationCompleteLocked()) {if (DEBUG_BOOT) Slog.i(TAG_WM, "performEnableScreen: Waiting for anim complete");return; }這里系統(tǒng)需要去檢測(cè)開(kāi)機(jī)動(dòng)畫(huà)是否還在播放,
private boolean checkBootAnimationCompleteLocked() {if (SystemService.isRunning(BOOT_ANIMATION_SERVICE)) {mH.removeMessages(H.CHECK_IF_BOOT_ANIMATION_FINISHED);mH.sendEmptyMessageDelayed(H.CHECK_IF_BOOT_ANIMATION_FINISHED,BOOT_ANIMATION_POLL_INTERVAL);return false;}return true; }BOOT_ANIMATION_SERVICE是在初始化SurfaceFlinger時(shí)啟動(dòng)的。
frameworks/native/services/surfaceflinger/SurfaceFlinger_hwc1.cpp
?
順藤摸瓜來(lái)到了BootAnimation,前面分析過(guò)在SurfaceFlinger的bootFinished方法中將"service.bootanim.exit"置為了1,這個(gè)設(shè)置在BootAnimation就被讀取了。
frameworks/base/cmds/bootanimation/BootAnimation.cpp
?
跟蹤到這2-->3過(guò)程也就通暢了。在理清了該過(guò)程的調(diào)用邏輯后,問(wèn)題也浮出了水面。原來(lái)之前的同事在解決一個(gè)開(kāi)機(jī)進(jìn)桌面出現(xiàn)黑屏問(wèn)題時(shí),在checkExit內(nèi)部人為delay了幾秒的時(shí)間...
在排查log時(shí)還發(fā)現(xiàn)下面的錯(cuò)誤:
01-01 15:55:23.506 1865 1865 E BitmapFactory: Unable to decode stream: java.io.FileNotFoundException: /data/system/users/0/wallpaper_orig (No such file or directory)?
adb shell 進(jìn)入手機(jī)發(fā)現(xiàn)確實(shí)沒(méi)有/data/system/users/0/wallpaper_orig文件。
會(huì)不會(huì)是是wallpaper異常導(dǎo)致消耗時(shí)間多余呢?
為了清晰debug在過(guò)濾下log
adb logcat -b all|grep -E "Wallpaper may change|haveWall|sf_stop_bootanim|boot_progress_enable_screen"
輸出如下log:
01-02 12:13:03.814 1851 2082 V WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting 01-02 12:13:04.865 1851 2082 V WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting 01-02 12:13:06.986 1851 2006 I boot_progress_enable_screen: 40388 01-02 12:13:06.988 1851 2082 V WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting 01-02 12:13:07.052 1851 2006 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:07.056 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:07.184 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:08.049 1851 2082 V WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting 01-02 12:13:08.066 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:08.067 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:08.071 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:08.072 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:08.076 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=false wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:09.894 1851 2082 V WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting 01-02 12:13:09.908 1851 3413 V WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting 01-02 12:13:10.178 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=true wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:10.186 292 3736 I sf_stop_bootanim: 43587 01-02 12:13:10.191 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=true wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:10.196 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=true wallEnabled=true haveKeyguard=true 01-02 12:13:10.397 1851 2082 I WindowManager: ******** booted=true msg=false haveBoot=false haveApp=false haveWall=true wallEnabled=true haveKeyguard=true?然后在做實(shí)驗(yàn)push一個(gè)wallpaper_orig到指定目錄,BitmapFactory的錯(cuò)誤雖然不見(jiàn)了。然而對(duì)于縮短時(shí)間并沒(méi)有什么卵用。
看來(lái)不是這個(gè)異常沒(méi)有拖慢開(kāi)機(jī)速度。但我注意到
?
這段log中haveWall=true之前一直都是haveWall=false,haveWall表示系統(tǒng)Window已經(jīng)成功加載好了Wallpaper。Log中不斷的輸出
WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting
這里究竟為什么Wallpaper會(huì)不斷的Adjusting呢?看起來(lái)一旦Wallpaper調(diào)整好就會(huì)將haveWall置true。
追蹤了下該句log在代碼中的位置:
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowManagerService.java
這個(gè)checkWaitingForWindowsLocked表示是否需要等待系統(tǒng)Windows就緒。被同在WindowManagerService類中的performEnableScreen方法調(diào)用
public void performEnableScreen() {// Don't enable the screen until all existing windows have been drawn.if (!mForceDisplayEnabled && checkWaitingForWindowsLocked()) {return;} }?
從注釋看performEnableScreen執(zhí)行的是激活屏幕動(dòng)作,然而在此之前需要等待系統(tǒng)必要的windows已經(jīng)被畫(huà)好了,也就是說(shuō)我屏幕一旦激活了,繪制好的windows就能馬上顯示出來(lái)。否則performEnableScreen直接就退出了。
而performEnableScreen又是被同在WindowManagerService類中enableScreenAfterBoot方法調(diào)用。大致的調(diào)用過(guò)程如下:
AMS打印出boot_progress_enable_screen---->調(diào)用WMS的enableScreenAfterBoot--->調(diào)用WMS的performEnableScreen--->調(diào)用WMS的checkWaitingForWindowsLocked檢查是否可以Enable Screen,因?yàn)閃allpaper沒(méi)有準(zhǔn)備好,因此checkWaitingForWindowsLocked返回了true,進(jìn)而導(dǎo)致performEnableScreen直接返回,沒(méi)有去執(zhí)行本來(lái)要做的Enable Screen動(dòng)作。
WindowManager: Wallpaper may change! Adjusting
是在下面的code打印出來(lái)的。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/wm/WindowSurfacePlacer.java
debug調(diào)用棧如下:
1-01 21:18:30.572 2912 2962 W System.err: java.lang.Exception: print stack 01-01 21:18:30.573 2912 2962 W System.err: at com.android.server.wm.WindowManagerService.checkWaitingForWindowsLocked(WindowManagerService.java:5841) 01-01 21:18:30.574 2912 2962 W System.err: at com.android.server.wm.WindowManagerService.performEnableScreen(WindowManagerService.java:5905) 01-01 21:18:30.575 2912 2962 W System.err: at com.android.server.wm.WindowManagerService$H.handleMessage(WindowManagerService.java:8390) 01-01 21:18:30.576 2912 2962 W System.err: at android.os.Handler.dispatchMessage(Handler.java:102) 01-01 21:18:30.577 2912 2962 W System.err: at android.os.Looper.loop(Looper.java:154) 01-01 21:18:30.578 2912 2962 W System.err: at android.os.HandlerThread.run(HandlerThread.java:61) 01-01 21:18:30.578 2912 2962 W System.err: at com.android.server.ServiceThread.run(ServiceThread.java:46)這塊沒(méi)有檢查出多余的操作,沒(méi)繼續(xù)check了。
經(jīng)過(guò)以上分析后修改代碼,最終問(wèn)題機(jī)的開(kāi)機(jī)速度達(dá)到了參考機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)。性能問(wèn)題是一個(gè)持續(xù)挖掘改善的過(guò)程,開(kāi)機(jī)過(guò)程中還能優(yōu)化的地方肯定還有。
debug 技術(shù)說(shuō)明
匯總下分析該問(wèn)題時(shí),匯集的一些debug技術(shù)。
-
java代碼中打印堆棧 Slog.d("azhengye", "Stack=="+new RuntimeException("azhengye debug").fillInStackTrace());
或者new Exception("print stack").printStackTrace(); 然后log中搜索"System.err:" -
c++ debug: 為了在native查看函數(shù)調(diào)用棧可以在需要的地方添加如下代碼。
#include <utils/CallStack.h>
android::CallStack stack;
stack.update();
String8 strtemp = stack.toString("");
ALOGD("\t%s", strtemp.string());
過(guò)濾出的log還需要用arm-linux-androideabi-addr2line轉(zhuǎn)行下,好在有現(xiàn)成的腳本幫我們做這件事,這里一并貼出來(lái)。
?在源碼編譯的imge文
件夾下執(zhí)行上面的腳本,調(diào)試 SF 的bootFinished就用的該腳本,下面是個(gè)輸出例子。
?
01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #00 pc 000059b9 /system/bin/bootanimation 01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #01 pc 00006515 /system/bin/bootanimation 01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #02 pc 0000591f /system/bin/bootanimation 01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #03 pc 000054f1 /system/bin/bootanimation 01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #04 pc 0000e349 /system/lib/libutils.so 01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #05 pc 000473d3 /system/lib/libc.so 01-02 01:38:13.305 477 3072 D azhengye : #06 pc 0001a0c9 /system/lib/libc.so ------------------------------------------------------------------------------------ python panic.py /data/My_Doc/Performance/boot_c_log read file ok BootAnimation.cpp:534 android::BootAnimation::checkExit() BootAnimation.cpp:972 android::BootAnimation::playAnimation(android::BootAnimation::Animation const&) BootAnimation.cpp:870 android::BootAnimation::movie() BootAnimation.cpp:452 android::BootAnimation::threadLoop() Threads.cpp:751 android::Thread::_threadLoop(void*) pthread_create.cpp:198 (discriminator 1)__pthread_start(void*) clone.cpp:41 (discriminator 1)__start_thread- 堆棧dump
adb shell kill -3 <pid>
輸出的trace會(huì)保存在 /data/anr/traces.txt文件中。這個(gè)需要注意,如果沒(méi)有 /data/anr/這個(gè)目錄 或/data/anr/traces.txt這個(gè)文件,需要手工創(chuàng)建一下,并設(shè)置好讀寫權(quán)限。如果是native thread的堆棧打印,可能需要修改dalvik/vm/Thread.cpp的dumpNativeThread方法。
- debuggerd coredump 這個(gè)是開(kāi)始分析問(wèn)題查資料找到的debug方法,不過(guò)自己沒(méi)有實(shí)踐,僅作記錄參考。
debuggerd是android的一個(gè)daemon進(jìn)程,負(fù)責(zé)在進(jìn)程異常出錯(cuò)時(shí),將進(jìn)程的運(yùn)行時(shí)信息dump出來(lái)供分析。debuggerd生成的coredump數(shù)據(jù)是以文本形式呈現(xiàn),被保存在 /data/tombstone/ 目錄下,它可以在不中斷進(jìn)程執(zhí)行的情況下打印當(dāng)前進(jìn)程的native堆棧。使用方法是:
debuggerd -b <pid>
這可以協(xié)助我們分析進(jìn)程執(zhí)行行為,也可以用來(lái)定位native進(jìn)程中鎖死或錯(cuò)誤邏輯引起的死循環(huán)的代碼位置。
總結(jié)
各家廠商都會(huì)定制不同的開(kāi)機(jī)行為,因此沒(méi)有一個(gè)固定的方法能fix所有的開(kāi)機(jī)問(wèn)題,但通過(guò)本文我們總結(jié)分析該類問(wèn)題的套路,那就是關(guān)注boot階段的各個(gè)event事件,先量化出開(kāi)機(jī)慢在哪里,然后在去針對(duì)性的優(yōu)化。
源碼真的是個(gè)寶庫(kù),多讀吧。
文章轉(zhuǎn)載:
Android開(kāi)機(jī)速度優(yōu)化(第三篇)
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Android开机速度优化的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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