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紫夜阑珊-青伶巷草 LDD-LinuxDeviceDrivers/study/debug/tools/perfetto OS 内核实验室


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因本人技术水平和知识面有限, 内容如有纰漏或者需要修正的地方, 欢迎大家指正, 也欢迎大家提供一些其他好的调试工具以供收录, 鄙人在此谢谢啦


1 Perfetto 概述

1.1 为什么需要 Perfetto

Perfetto 工具是 Android 下一代全新的统一的 trace 收集和分析框架, 在 Android 9.0(API级别28)或更高版本的设备上, 可以使用 System Tracing 的 System App 在设备上记录系统跟踪, 可以抓取平台和app的 trace 信息

使用 prfetto UI 查看 trace 文件

虽然 Perfetto 是用来取代 systrace 的, 但 systrace 由于历史原因也还会一直存在, 并且 Perfetto 抓取的 trace 文件也可以同样转换成 systrace 视图.

如果习惯用 systrace 的, 可以用 Perfetto UI 的 Open with legacy UI 转换成 systrace 视图来看

使用 prfetto legacy UI 查看 trace 文件

注意
【请知悉】

本文虽然是在介绍 perfetto 工具, 但是

  1. 用 perfetto 进行数据分析, 数据是否会被传回 google 服务器, 未经考证;
  2. perfetto 抓取的日志中的确包含机器的一些信息;
  3. perfetto 的数据存储格式无法直接解析, 具体涉及的信息也未经剖析;
    所以如果是涉密的数据(比如你在未发布的机器/服务器/开发板/手机等终端产品上抓取的日志),
    没有数据证明, 该数据不会被收集分析.
    因此如果设备或者数据涉及信息安全的相关内容, 请谨慎使用.
    博主在此提醒, 如果因为不慎使用导致的问题, 本博主不承担任何责任.

谢谢大家, 小弟在此不甚感激.

1.2 Perfetto 优点

  1. 支持 Android 和 Linux 上的全系统跟踪, 可以在线抓取长时间(可达数小时)的 trace, 子系统跟踪处理器 专门设计用于将数小时的跟踪数据有效地保存到本地中, 并基于流行的SQLite查询引擎公开SQL查询接口支持 SQL 查询. 这样就可以在后台开启, 让它一直抓取 trace 了, 特别适用于那种复现概率很低, 又比较严重的性能问题.
  1. Perfetto 具有很好的可扩展性, 它除了支持标准的 tracepoints(例如CPU调度信息, 内存信息等)之外, 还可以监听系统的多种信息, 比如 procfs 以及 sysfs 接口等; 还可以通过 atrace HAL 层扩展, 在 Android P当中, Google新增加了一个 atrace HAL 层, atrace 进程可以调用这个HAL的接口来获取当前的扩展信息, 比如添加用于记录电池和电量使用的统计信息, 程序的执行路径等. 相关代码可见 Google 提交, 这样如果需要扩展 tracepoints 的话, 就可以按照 graphic 的示例添加即可.
  1. 提供全新的 Perfetto UI 网站, 用于打开的跟踪, 并通过浏览器在本地处理, 不需要任何服务器端交互. 可以在上面通过选取开关的方式, 自动生成抓取 trace 的命令, 同时可以打开 trace 文件. 另外还集成了几种预定义的 trace 分析统计工具, 详情可见它的 Metrics and auditors 选项

Perfetto 本身是一个框架, 关于它的架构和模块的详细介绍, 可以参考它的 doc 网站, 它的源码可以参考 Android Source Tree 的 /external/perfetto 目录, 里面有很多的tools, 配置和脚本等, 可以拿来直接使用.

2 Android 上使用 perfetto

2.1 使能 perfetto

由于 Perfetto 有一套服务框架, 为了捕获跟踪, 需要运行traced(会话守护程序)和traced_probes(探测和ftrace-interop守护程序).

默认情况下, 这些服务是没有开启的, 可以看下手机上有没有这两个进程运行来确认这点.

1
adb shell "ps -ef | grep -E "traced|traced_probes" | grep -v grep"

如果没有这两个服务在运行, 那么可以使用如下命令来启用 perfetto

1
adb shell setprop persist.traced.enable 1

2.2 抓取 trace

跟 systrace 一样, Perfetto 为我们提供了两种方式来抓取 trace 日志.

  1. 通过 Perfetto UI 中的记录页面, 参照 Quickstart: Record traces on Android.

  2. 使用 perfetto命令行 界面.

我们自然使用 perfetto CLI 命令行方式来抓取.

参数使用 描述
–out 用来指定 trace 输出文件
–config 用来指定配置, 例如抓多长时间, 间隔多久把内存数据写回文件, 抓取哪些 tracepoints 等等, config 文件内容, 可以自己手动编写, 也可以用 Perfetto UI网站生成 
1
adb shell perfetto --config :test --out /data/misc/perfetto-traces/trace //使用内置的test配置, 然后输出到/data/misc/perfetto-traces/trace

另外在 Perfetto 里面默认集成了一个 test 配置, 可以使用如下命令抓取一个使用 test config 的 trace 文件

3 服务器上使用 perfetto

3.1 编译 perfetto

下载 perfetto 核心代码

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git clone https://android.googlesource.com/platform/external/perfetto/ && cd perfetto

下载并提取构建依赖项：

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tools/install-build-deps

如果脚本因SSL错误而失败, 请尝试以方式调用该脚本 python3 tools/install-build-deps, 或升级您的openssl库.

生成所有最常见的GN构建配置：

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tools/build_all_configs.py

构建Linux跟踪二进制文件(在Linux上, 它使用密封的clang工具链, 作为步骤2的一部分下载)：

1
tools/ninja -C out/linux_clang_release traced traced_probes perfetto

使用tools/tmux下面的便捷脚本时, 此步骤是可选的.

3.2 使用 perfetto

perfetto 是一个命令行工具, 在shell环境下执行, 他依赖于系统中运行的的两个服务进程 traced 和 traced_probes 来完成工作.

Android 通过启用 perfetto 服务来自动运行 traced(会话守护程序)和traced_probes(探测和ftrace-interop守护程序).
但是 Linux 系统中我们必须手动将这两个服务启动起来.

3.2.1 一键式 tmux 脚本

perfetto 为我们提供了 tools/tmux 脚本来完成类似与 Android 上类似的工作, 帮我们启动服务进程, 并设置一个工作面板.

我们可以使用如下命令通过 tools/tmux 脚本来抓取 10S 调度的日志

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OUT=out/linux_clang_release CONFIG=test/configs/scheduling.cfg tools/tmux -n

perfetto cli 工具运行时候, 需要制定 config 文件, perfetto 默认为我们提供了多个配置模板, 位于仓库路径下 test/configs 目录下.
上面我们使用的是默认提供的 scheduling 的配置, 我们也可以自定义 config 或者用 perfeto ui 生成 config.

脚本首先将我们需要的服务程序和 perfetto CLI 工具及其依赖库都拷贝到了 TMP 目录下 /tmp/perfetto.xxxxxx.
然后使用 tmux 帮我们打开了一个有三个面板的 TMUX 窗口, 从上往下分别启动了: traced, traced_probes 和 perfetto 抓取日志的工作台.
在最底下的 perfetto 工作面板中, 已经为我们预先填好了抓取 perfetto 的命令, 我们只需要回车就可以抓取 10S 调度日志.

使用 tmux 运行 perfetto

我们可以使用 Ctrl-B D 退出这个tmux会话
也可以使用 tmux attach -t demo, 来重新连接大这个 tmux 会话.
使用关闭它 tmux kill-session -t demo.
更过关于 tmux 的操作, 请参照博主的另外一篇博客 linux下的终端利器—-tmux.
注意请不要使用 tmux 这篇博客中提供的配置文件, 这篇博客中重新绑定了快捷键, 否则你可能需要重新修改 tmux 脚本或者配置文件.

脚本会将跟踪到的日志信息以二进制的格式存在到的 protobuf 中, 参照 TracePacket

3.2.2 手动运行服务

前面使用 tmux 运行了之后, 我们就清楚的知道启动了那些服务, 以及 perfetto 抓取的命令.

手动将服务后台启起来, 然后运行 perfetto, 指定 config, 抓取 trace 日志.

如下所示:

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cd out/linux_clang_release

./traced_probes &

./traced &

./perfetto --txt -c ../../test/configs/scheduling.cfg  -o trace

4 perfetto 的一些技巧

4.1 自定义Config

目前最方便的配置文件生成方式是使用Perfetto UI 网站来帮助生成, 点击 Record new trace 会看到有很多的配置界面
选择想要的 tracepoints 之后 点击 Trace Command, 将命令内容拷贝出来直接在终端就可以执行.

自定义 config

4.2 使用 SQL 查询和分析日志

子系统 TraceProcessor 基于 SQLite 为 Perfetto 提供了查询和分析数据的能力.
又作为独立的可执行文件提供: trace_processor.

关于这部分的详细信息可以参照 Quickstart: SQL-based analysis and trace-based metrics

4.3 trace 格式转换工具

Perfetto 提供了一个兼容的 UI 来打开 原来的 systrace, 参见 catapult_trace_viewer.
不过毕竟是要替代 systrace 的, 因此使用起来有一丢丢问题, 而且也不能打开太的 systrace 文件.

不过 Perfetto 也提供了一些方法, 让你把你抓到的日志转换成 systrace 格式.

  • 提供的 traceconv 工具将 Perfetto 跟踪转换为其他跟踪格式.

  • 点击 Perfetto 界面的 Legacy UI, 就会把你的日志转换成 systrace 格式并用 catapult_trace_viewer 打开. 你可以点击 save 把你的 systrace 日志保存下来.

5 参考资料

Perfetto工具使用简介

(两百五十七) 学习perfetto(二)——生成perfetto trace

Perfetto使用

android-app-performance-analysis-with-perfetto

perfetto docs

（七) 下篇 Android 性能优化 Perfetto 详细介绍