使用 bootchart 和 perfetto 分析 Android 开机性能

注意：本文基于 Android 14 撰写
Qidi 2025.06.24

0. 需求

项目 bringup 阶段，通常有缩短开机时间的要求。因此，就需要检查开机时的所有进程的整体状态，以及个别关键进程的启动时机。bootchart 和 perfetto 给我们提供了这样的能力。

1. 使用 bootchart

bootchart 是一款 Linux 下的开机性能分析和可视化工具。更多信息请参考此页面。
Android 采用 Linux 内核，因此也适配了 bootchart 用于抓取开机报告。

1.1 抓取开机 trace 生成报告

通过创建/删除文件来控制是否抓取开机 trace。命令：

adb shell "touch /data/bootchart/enabled"

然后重启系统，就能在相同目录下看到开机 trace 文件了。如下：

xxxx:/data/bootchart # ls -lh
total 12M
-rw-rw-rw- 1 root root    0 2020-01-01 03:16 enabled
-rw-rw-rw- 1 root root 1.2K 1970-01-01 08:00 header
-rw-rw-rw- 1 root root 896K 2020-01-01 03:18 proc_diskstats.log
-rw-rw-rw- 1 root root  23M 2020-01-01 03:18 proc_ps.log
-rw-rw-rw- 1 root root 344K 2020-01-01 03:18 proc_stat.log

如果你的开发环境是 Linux，那么可以使用 AOSP 代码仓中的 $ANDROID_BUILD_TOP/system/core/init/grab-bootchart.sh 脚本来自动拉取、解析 trace 文件并以图片形式生成开机报告。要使用该脚本，需要先部署、配置 pybootchartgui：

$ git clone https://github.com/xrmx/bootchart.git
$ cd bootchart/pybootchartgui
$ mv main.py.in main.py

如果你的开发环境是 Windows，那么你可以仿照上述 shell 脚本内容自己手敲命令，或使用我编写的 bat 脚本进行自动配置、处理：

::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
::
:: This script is a Windows equivalent version of
:: $ANDROID_BUILD_TOP/system/core/init/grab-bootchart.sh
::
:: Besides, if you didn't setup pybootchartgui environment,
:: then this script automatically preparing it for you.
::
:: Author : huang_qi_di@hotmail.com
:: Date   : 06/24/2025
::
::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::
@echo off

setlocal EnableDelayedExpansion

where adb 1>nul 2>nul
if !errorlevel! neq 0 (
  echo ERROR: adb command not found, please install.
  echo.
  goto end
)

set WORKDIR=%CD%
set TMPDIR=.\tmp\android-bootchart
rmdir /q /s %TMPDIR% 1>nul 2>nul
mkdir %TMPDIR%

set LOGROOT=/data/bootchart
set FILES="header proc_stat.log proc_ps.log proc_diskstats.log"
set TARBALL=bootchart.tgz
set WATCHEDPROCESS=com.gwm.app.launcher

echo Waiting for ADB connection...
adb wait-for-device

if "%1"=="-c" (
  adb shell rm /data/bootchart/* 1>nul 2>nul
  echo INFO: on-device cached bootchart trace cleared.
  echo.
)

adb shell ls /data/bootchart/enabled 1>nul 2>nul
if !errorlevel! neq 0 (
  set /p ENABLE=INFO: bootchart is disabled. Enable function and reboot? [y/n] 
  if "!ENABLE!"=="y" (
    echo Enabling bootchart function...
    adb shell touch /data/bootchart/enabled
    echo Rebooting device...
    adb reboot
  )
  goto end
)

set ADBFILES=!FILES!
:loop
for /f "tokens=1,*" %%i in (!ADBFILES!) do (
::  echo process: %%i		remaining: %%j
  adb pull %LOGROOT%/%%i %TMPDIR%\%%i
  set ADBFILES="%%j"
)
if !ADBFILES!=="" (
  echo.
) else (
  goto loop
)

where tar 1>nul 2>nul
if !errorlevel! neq 0 (
  echo ERROR: tar command not found, please install.
  echo.
  goto end
)
cd %TMPDIR%
set FILES=%FILES:~1,-1%
tar -czf %TARBALL% !FILES!

python --version | findstr "Python" 1>nul 2>nul
if !errorlevel! neq 0 (
  echo ERROR: python command not found, please install.
  echo.
  goto end
)
pip list | findstr /i "cairo" 1>nul 2>nul
if !errorlevel! neq 0 (
  echo INFO: pycairo not found, try fixing...
  echo.
  pip install pycairo
)
pip list | findstr /i "cairo" 1>nul 2>nul
if !errorlevel! neq 0 (
  echo ERROR: pycairo not found, please install.
  echo.
  goto end
)

cd %WORKDIR%

if not exist .\bootchart\pybootchartgui.py (
  echo INFO: pybootchartgui not found, try fixing...
  echo.
  where curl 1>nul 2>nul
  if !errorlevel! equ 0 (
    curl https://codeload.github.com/xrmx/bootchart/zip/refs/heads/master --output bootchart-master.zip
    tar -xzvf .\bootchart-master.zip
    if !errorlevel! equ 0 (
      rename bootchart-master bootchart
      copy bootchart\pybootchartgui\main.py.in bootchart\pybootchartgui\main.py
    ) else (
      del .\bootchart-master.zip
    )
  )
)
if not exist .\bootchart\pybootchartgui.py (
  echo FAILED: unable to fix, please download pybootchartgui manually from https://github.com/xrmx/bootchart
  echo.
  goto end
)

python .\bootchart\pybootchartgui.py --show-pid --annotate=%WATCHEDPROCESS% --annotate-file=.\%WATCHEDPROCESS%.description %TMPDIR%\%TARBALL%

echo Clean up %TMPDIR%\ and .\%TARBALL:~0,-4%.png when done

:end

生成的开机报告是一张名为 bootchart.png 的图片。

注意，只要设备上 /data/bootchart/enabled 文件存在，那么每次开机时系统都会抓取 trace。如果不需要抓取了，请手动删除 enabled 文件。

1.2 分析开机报告

bootchart 开机报告的时间线是从 init 进程启动开始计算的，所以不包括驱动模块的加载时间；也无法从图中得知 init 进程的启动时机。

bootchart.png 看起来类似下图：

从 bootchart.png 图中我们可以看出以下信息：

各主要系统进程是否及时启动；
CPU 和磁盘在开机过程中的整体负载情况；
某进程的启动时机是否晚于预期；
某进程启动时的 CPU 消耗、忙闲情况；
某进程在开机过程中是否存在崩溃、重启；
如果进程A的功能依赖于进程B，进程B是否及时启动；
launcher 进程的启动时机（意味着用户可以触屏操作）。

2. 使用 perfetto

Android 13 及以上的版本支持抓取 perfetto 格式的开机 trace。抓取方法在官方页面上详细的说明。概括起来为以下几步：

根据需求创建你自己的 boottrace.pbtxt 配置文件；
将配置文件 push 到设备的 /data/misc/perfetto-configs/ 路径下；
setprop persist.debug.perfetto.boottrace 1 设置属性值启用 trace 抓取功能；
重启设备，抓取开机 trace，等待配置文件中 duration_ms 设置项所设置的时长；
将设备上的 /data/misc/perfetto-traces/boottrace.perfetto-trace 文件 pull 到本地；
从 ui.perfetto.dev 页面导入 trace 文件，然后就可以开始分析开机过程的状态了。

官方页面上给出的 boottrace.pbtxt 参考配置文件如下：

# One buffer allocated within the central tracing binary for the entire trace,
# shared by the two data sources below.
buffers {
  size_kb: 32768
  fill_policy: DISCARD
}

# Ftrace data from the kernel, mainly the process scheduling events.
data_sources {
  config {
    name: "linux.ftrace"
    target_buffer: 0
    ftrace_config {
      ftrace_events: "sched_switch"
      ftrace_events: "sched_waking"
      ftrace_events: "sched_wakeup_new"

      ftrace_events: "task_newtask"
      ftrace_events: "task_rename"

      ftrace_events: "sched_process_exec"
      ftrace_events: "sched_process_exit"
      ftrace_events: "sched_process_fork"
      ftrace_events: "sched_process_free"
      ftrace_events: "sched_process_hang"
      ftrace_events: "sched_process_wait"
    }
  }
}

# Resolve process commandlines and parent/child relationships, to better
# interpret the ftrace events, which are in terms of pids.
data_sources {
  config {
    name: "linux.process_stats"
    target_buffer: 0
  }
}

# 10s trace, but can be stopped prematurely via `adb shell pkill -u perfetto`.
duration_ms: 10000

在 perfetto 页面打开 boottrace.perfetto-trace 文件的效果如下图：

使用 perfetto 分析过系统运行时性能问题的朋友，应该对这个画风比较熟悉。

3. 优化系统启动时间的方法

AHAL 开发工作中碰到的启动耗时问题，可能与以下因素有关：

*.rc 文件中的关键/非关键进程启动顺序设置不合理；
file_contexts 的正则表达式不精确；

对应的优化方法，自然是去调整 *.rc 和 file_contexts 文件内容。

更多因素和优化方法，请参考官方文档。

posted @ 2025-06-26 18:30 Qidi_Huang 阅读(473) 评论(0) 收藏举报

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Qidi_Huang

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