Android新一代跟踪工具Perfetto

什么是Perfetto？

Perfetto是Android 10之后推出的新一代Trace工具，它引入了新的Protobuf协议格式，同时支持Linux、Android、Chrome多平台的Trace录制、展示和分析。另外Perfetto还支持将Protobuf格式转换层其他Trace格式，例如text、json、systrace、profile等。

注：Protobuf的Google开源的一款类似JSON、XML的数据交换格式，其内部数据是纯二进制格式，不依赖于具体平台，具有简单、数据量小、速度快等有点。

相关文档

●Perfetto官方文档
●Perfetto设计文档

相关源码

●google/perfetto

相关工具（两种使用方式）

●Perfetto UI
●Perfetto 命令行

注：Perfetto对Android 10以下的设备不支持，不过我们仍然可以用它来查看和分析Trace。以前的格式都是兼容的。

功能介绍

Perfetto主要提供四大核心功能，如下所示：

●System Profiling
○Perfetto集成了LInux的ftrace，可以跟踪Linux内核，包括调度活动、任务切换延迟、CPU帧率等。
○可以拉取/proc和/sys目录下的stat文件。
○与Android的HAL模块集成，可以跟踪电量的使用情况。
○Native Heap分析，hook了系统的malloc、free、new、delete等内存操作方法，并关联相关调用栈，用来分析Native Heap。
○Java Heap分析，它可以保留Heap的完整快照，包括类型、字段名称、保留的大小以及对其他对象的引用等。
●In-App Tracing
○以更高的速度和更低的开销记录C++程序相关的活动。
○支持了新的protobuf格式。
○可以将同一时间的应用和系统跟踪信息关联起来。
●Trace Viewer
○支持以前的Android systrace格式。提供了统一的UI工具读取和分析Trace文件。
●Trace Analysis

使用方法

录制Android Trace

另外从Android 9开始，提供了一个可以直接录制Trace的程序，不用再连接USB，录制完成后可以分享到我们的电脑进行查看。

以上便是进行Trace录制的方法，Perfetto在Android设备上可以采集多种来源的性能数据。

●ftrace：收集内核信息。
●atrace：收集服务和应用中的用户空间注释。
●heapprofd：手机服务和应用的本地内存使用情况。

具体信息和配置方法请参见文档。

录制Chrome Trace

Perfetto设计目的之一也是为了替代Chromium的chrome://trace工具。使用USB连接一台Android 10的手机。然后进行录制即可。

查看Trace

目前Prefetto录制Trace还只限制了在Android 10的设备上，对于Android 10以下的设备我们可以通过Systrace（Android）、chrome://trace等工具录制Trace，然后导入到Prefetto上查看。

至于图形界面操作这块和chrome://trace区别不大，也支持键盘awsd放大缩小和触控板拖拽，以前的m键标记以后，可以在timeline上标记个小旗子。

架构分析

perfetto

●Linux ftrace：用来跟踪LInux内核相关的事件。
●Data Sources：数据源，包含Memory、CPU、Poser、系统事件（ATrace）等。
●Trace Processer：用于导入、解析和查询Trace事件，它是一个C++11库，提供面向列的表存储，专门设计用于将数小时的Trace数据有效的保存到内存中，并基于SQLIte查询引擎提供SQL查询接口，Trace数据模型成为一组SQL表，这样可以很灵活的连接和查询这些SQL表，以方便我们分析数据。
●Trace C++ Library：这个是Perfetto的SDK，它是一个C++11的库，用来让用户空间的应用程序可以发出更多的Trace事件，并向Perfetto添加更多的特定于应用程序的上下文。

ATrace

ATrace代表了Android系统和应用相关的Trace Event。除了系统定义的Trace Event，我们也可以通过API自己定义Event。当前我们还可以继续使用这些API，后续可能会被新的Trace SDK替代。

●Java/Kotlin（SDK）：android.os.Trace
●Native Process（NDK）：ATrace
●Android Internal Process：ATRACE_BEGIN()/ATRACE_INT()

ATrace Event分为两大类

●系统Trace Event：例如am、pm等。
●应用Trace Event。

另外ATrace的每个Event的额外时间开销大概是1-10us，主要包含字符串化、JNI调用、用户空间和内核空间的往返，以及写入/sys/kernel/debug/tracing/trace_marker文件里。

Track Events

Track Events是应用程序运行时记录的一组时间有限的事件序列，它会被记录到Trace文件中。每个Tack都是一个独立执行的序列，类似于进程中的线程。沿着时间轴，向前排列，如下所示：

主要有三种类型的Track Event：

●切片（Slice）：表示嵌套的、有事件限制的操作。例如一个函数从执行开始到执行结束，一个网络文件从下载开始到结束。
●计数器（Couter）：表示随时间变化的数值的快照。例如Trace Event可以记录在执行过程中内存的使用情况。
●事件流（Flow）：表示将不同track event连接到一起，例如一个图片从网络下载，到在线程池中解码，事件流可以表示整个流程的系统路径。

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