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本篇文章主要介绍 Android 开发中的部分知识点，通过阅读本篇文章，您将收获以下内容:

一、CPU 区域图例
二、CPU 核心架构
三、绑核
四、锁频
五、CPU 状态
六、Systrace 中的详细信息

一、CPU 区域图例

下面是高通骁龙 845 Systrace 对应的 CPU Info 区域（底下的一些这里不讲，主要是讲 Kernel CPU 信息）

Systrace 中 CPU Info 一般在最上面，里面经常会用到的信息包括：

CPU 频率变化情况
CPU 任务执行情况
大小核的调度情况
CPU Boost 调度情况

总的来说，Systrace 中的 CPU Info 这里一般是看任务调度信息，查看是否是频率或者调度导致当前任务出现性能问题，举例如下：

某个场景的任务执行比较慢，我们就可以查看是不是这个任务被调度到了小核？
某个场景的任务执行比较慢，当前执行这个任务的 CPU 频率是不是不够？
我的任务比较特殊，比如指纹解锁，能不能把我这个任务放到大核去跑？
我这个场景对 CPU 要求很高，我能不能要求在我这个场景运行的时候，限制 CPU 最低频率？

与 CPU 运行信息相关的内容在 Systrace 基础知识 – 分析 Systrace 预备知识这篇文章里面有详细的讲解，不熟悉的同学可以配合这篇文章一起食用

二、CPU 核心架构

简单来说目前的手机 CPU 按照核心数和架构来说，可以分为下面三类：

非大小核架构
大小核架构
大中小核架构

目前的大部分 CPU 都是大小核架构，当然也有一些 CPU 是大中小核架构，比如高通骁龙 855，也有少部分 CPU 是非大小核架构

下面就来说说各种架构的区别，方便大家后续查看 Systrace

1.非大小核架构

很早的机器 CPU 只有双核心或者四核心的时候，一般只有一种核心架构，也就是说着四个核心或者两个核心是同构的，相同的频率，相同的功耗，一起开启或者关闭；有些高通的中低端处理器也会使用同构的八核心处理器，比如高通骁龙 636

现在的大部分机器已经不使用非大小核的架构了

##2.大小核架构

现在的 CPU 一般采用 8 核心，八个核心中，CPU 0-3 一般是小核心，CPU 4-7，如下图中 Systrace 中就是按照这个排列的

小核心一般来说主频低，功耗也低，使用的一般是 arm A5X 系列，比如高通骁龙 845，小核心是由四个 A55 (最高主频 1.8GHz ) 组成

大核心一般来说最高主频比较高，功耗相对来说也会比较高，使用的一般是 arm A7X 系列，比如高通骁龙 845，大核心就是由四个 A75（最高主频 2.8GHz）组成

下图就是 845 的 CPU

当然大小核架构中还有一些变种，比如高通骁龙 636 (4 小核 + 2 大核）或者高通骁龙 710 (6 小核 + 2 大核），宗旨还是不变，大核心用来支持高负载场景，小核心用来日常使用，至于够不够用，就看你舍不舍得花银子，毕竟一分价钱一分货，高通爸爸也不是做福利的

下面这些高通的主流大小核处理器的参数如下

3.大中小核架构

部分 CPU 比较另辟蹊径，选择了大中小核的架构，比如高通骁龙 855 8 核 (1 个 A76 的大核+3 个 A76 的中核 + 4 个 A55 的小核）和之前的的 MTK X30 10 核 (2 个 A73 的大核 + 4 个 A53 的中核 + 4 个 A35 的小核）以及麒麟 980 8 核 (2 个 A76 的大核 + 2 个 A76 的中核 + 4 个 A55 的小核）

相比大小核架构，大中小核架构中的大核可以理解为超大核(高通称之为 Gold +) ，这个超大核的个数一般比较少(1-2 个)，主频一般会比较高，功耗相对也会高很多，这个是用来处理一些比较繁重的任务

下图是 855、845 和麒麟 980 的对比

顺带提一嘴，今年的高通骁龙 865 依然是大中小核的架构，大核和中核用的是 A77 架构,小核用的是 A55，大核和中核最高频率不一样，大核只有一个，主频到 2.8GHz，不知道 865 Plus 会不会搞到 3GHz

三、绑核

绑核，顾名思义就是把某个任务绑定到某个或者某些核心上，来满足这个任务的性能需求：

任务本身负载比较高，需要在大核心上面才能满足时间要求
任务本身不想被频繁切换，需要绑定在某一个核心上面
任务本身不重要，对时间要求不高，可以绑定或者限制在小核心上面运行

上面是一些绑核的例子，目前 Android 中绑核操作一般是由系统来实现的，常用的有三种方法

##1.配置 CPUset

使用 CPUset 子系统可以限制某一类的任务跑在特定的 CPU 或者 CPU 组里面，比如下面，Android 中会划分一些默认的 CPU 组，厂商可以针对不同的 CPU 架构进行定制，目前默认划分

system-background 一些低优先级的任务会被划分到这里，只能跑到小核心里面
foreground 前台进程
top-app 目前正在前台和用户交互的进程
background 后台进程
foreground/boost 前台 boost 进程，通常是用来联动的，现在已经没有用到了，之前的时候是应用启动的时候，会把所有 foreground 里面的进程都迁移到这个进程组里面

每个 CPU 架构对应的 CPUset 的配置都不一样，每个厂商也会有不同的策略在里面，比如下面就是一个 Google 官方默认的配置，各位也可以查看对应的节点来查看自己的 CPUset 组的配置

//官方默认配置
write /dev/CPUset/top-app/CPUs 0-7
write /dev/CPUset/foreground/CPUs 0-7
write /dev/CPUset/foreground/boost/CPUs 4-7
write /dev/CPUset/background/CPUs 0-7
write /dev/CPUset/system-background/CPUs 0-3
// 自己查看
adb shell cat /dev/CPUset/top-app/CPUs
0-7

对应的，可以在每个 CPUset 组的 tasks 节点下面看有哪些进程和线程是跑在这个组里面的

$ adb shell cat /dev/CPUset/top-app/tasks
1687
1689
1690
3559
</pre>

需要注意每个任务跑在哪个组里面，是动态的，并不是一成不变的，有权限的进程就可以改

部分进程也可以在启动的时候就配置好跑到哪个进程里面，下面是 lmkd 的启动配置，writepid /dev/CPUset/system-background/tasks 这一句把自己安排到了 system-background 这个组里面

service lmkd /system/bin/lmkdclass coreuser lmkdgroup lmkd system readproccapabilities DAC_OVERRIDE KILL IPC_LOCK SYS_NICE SYS_RESOURCE BLOCK_SUSPENDcriticalsocket lmkd seqpacket 0660 system systemwritepid /dev/CPUset/system-background/tasks

大部分 App 进程是根据状态动态去变化的,在 Process 这个类中有详细的定义

android/os/Process.java

/*** Default thread group -* has meaning with setProcessGroup() only, cannot be used with setThreadGroup().* When used with setProcessGroup(), the group of each thread in the process* is conditionally changed based on that thread's current priority, as follows:* threads with priority numerically less than THREAD_PRIORITY_BACKGROUND* are moved to foreground thread group.  All other threads are left unchanged.* @hide*/
public static final int THREAD_GROUP_DEFAULT = -1;/*** Background thread group - All threads in* this group are scheduled with a reduced share of the CPU.* Value is same as constant SP_BACKGROUND of enum SchedPolicy.* FIXME rename to THREAD_GROUP_BACKGROUND.* @hide*/
public static final int THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE = 0;/*** Foreground thread group - All threads in* this group are scheduled with a normal share of the CPU.* Value is same as constant SP_FOREGROUND of enum SchedPolicy.* Not used at this level.* @hide**/
private static final int THREAD_GROUP_FOREGROUND = 1;/*** System thread group.* @hide**/
public static final int THREAD_GROUP_SYSTEM = 2;/*** Application audio thread group.* @hide**/
public static final int THREAD_GROUP_AUDIO_APP = 3;/*** System audio thread group.* @hide**/
public static final int THREAD_GROUP_AUDIO_SYS = 4;/*** Thread group for top foreground app.* @hide**/
public static final int THREAD_GROUP_TOP_APP = 5;/*** Thread group for RT app.* @hide**/
public static final int THREAD_GROUP_RT_APP = 6;/*** Thread group for bound foreground services that should* have additional CPU restrictions during screen off* @hide**/public static final int THREAD_GROUP_RESTRICTED = 7;

在 OomAdjuster 中会动态根据进程的状态修改其对应的 CPUset 组，详细可以自行查看 OomAdjuster 中 computeOomAdjLocked、updateOomAdjLocked、applyOomAdjLocked 的执行逻辑(Android 10)

2.配置 affinity

使用 affinity 也可以设置任务跑在哪个核心上，其系统调用的 taskset， taskset 用来查看和设定“CPU 亲和力”，其实就是查看或者配置进程和 CPU 的绑定关系，让某进程在指定的 CPU 核上运行，即是“绑核”。

##3.taskset 的用法
显示进程运行的CPU

taskset -p pid

注意，此命令返回的是十六进制的，转换成二进制后，每一位对应一个逻辑 CPU，低位是 0 号CPU，依次类推。如果每个位置上是1，表示该进程绑定了该 CPU。例如，0101 就表示进程绑定在了 0 号和 3 号逻辑 CPU 上了

绑核设定

taskset -pc 3  pid    表示将进程pid绑定到第3个核上
taskset -c 3 command   表示执行 command 命令，并将 command 启动的进程绑定到第3个核上。

Android 中也可以使用这个系统调用，把任务绑定到某个核心上运行。部分较老的内核里面不支持 CPUset，就会用 taskset 来设置

4.调度算法

在 Linux 的调度算法中修改调度逻辑，也可以让指定的 task 跑在指定的核上面，部分厂家的核调度优化就是使用的这种方法，这里就不具体来讲了

#四、锁频

正常情况下，CPU 的调度算法都可以满足日常的使用，但是在 Android 中的部分场景里面，单纯依靠调度器，可能会无法满足这个场景对性能的要求。比如说应用启动场景，如果让调度器去拉频率迁核，可能就会有一定的延迟，比如任务先在小核跑，发现小核频率不够，那就把小核频率往上拉，拉上去之后发现可能还是不够，经过几次一直拉到最高发现还是不够，然后把这个任务迁移到中核，频率也是一次一次拉，拉到最高发现还是不够，最好迁移到大核去做。这样一套下来，时间过去不少不说，启动速度也不是最快的

基于这种情况的考虑，系统中一般都会在这种特殊场景直接暴力拉核，将硬件资源直接拉到最高去运行，比如 CPU、GPU、IO、BUS 等；另外也会在某些场景把某些资源限制使用，比如发热太严重的时候，需要限制 CPU 的最高频率，来达到降温的目的；有时候基于功耗的考虑，也会限制一些资源在某些场景的使用

目前 Android 系统一般会在下面几个场景直接进行锁频（不同厂家也会自己定制）

应用启动
应用安装
转屏
窗口动画
List Fling
Game

以高通平台为例，在 CPU Info 中我们也可以看到锁频的情况

五、CPU 状态

CPU info 中还有标识 CPU 状态的标记，如下图所示，CPU 状态有 0 ，1，2，3 这四种

之前的 CPU 支持热插拔，即不用的时候可以直接关闭，不过目前的 CPU 都不支持热插拔，而是使用 C-State

下面是摘抄的其他平台的支持 C0-C4 的处理器的状态和功耗状态，Android 中不同的平台表现不一致，大家可以做一下参考

C0 状态（激活）
1. 这是 CPU 最大工作状态，在此状态下可以接收指令和处理数据
2. 所有现代处理器必须支持这一功耗状态
C1 状态（挂起）
1. 可以通过执行汇编指令“ HLT （挂起）”进入这一状态
2. 唤醒时间超快！（快到只需 10 纳秒！）
3. 可以节省 70% 的 CPU 功耗
4. 所有现代处理器都必须支持这一功耗状态
C2 状态（停止允许）
1. 处理器时钟频率和 I/O 缓冲被停止
2. 换言之，处理器执行引擎和 I/0 缓冲已经没有时钟频率
3. 在 C2 状态下也可以节约 70% 的 CPU 和平台能耗
4. 从 C2 切换到 C0 状态需要 100 纳秒以上
C3 状态（深度睡眠）
1. 总线频率和 PLL 均被锁定
2. 在多核心系统下，缓存无效
3. 在单核心系统下，内存被关闭，但缓存仍有效可以节省 70% 的 CPU 功耗，但平台功耗比 C2 状态下大一些
4. 唤醒时间需要 50 微妙

#六、Systrace 中的详细信息

Systrace 我们一般用 Chrome 打开，转换成图形化信息之后更加方便从整体去看，但其实 Systrace 也可以以文本的方式打开，也可以看到一些详细的信息。

比如下面就是一条标识 CPU 调度的 Message，解析的时候，里面的信息会被解析到各个模块

appEventThread-8193  [001] d..2 1638545.400415: sched_switch: prev_comm=appEventThread prev_pid=8193 prev_prio=97 prev_state=S ==> next_comm=swapper/1 next_pid=0 next_prio=120
</pre>

详细来看

appEventThread-8193    -- 标识 TASK-PID
[001]                  -- 标识是哪个 CPU ，这里是 cpu0
d..2                   -- 这是四个位，每个位分别对应 irqs-off、need-resched、hardirq/softirq、preempt-depth
1638545.400415         -- 标识 delay TIMESTAMP
sched_switch ...到最后  -- 标识信息区，里面包含前一个任务描述，前一个任务的 pid，前一个任务的优先级 ，当前任务，当前任务 pid，当前任务优先级

另外里面仔细看也可以看到许多有趣的输出，可以加深对调度的理解

sched_waking: comm=kworker/u16:4 pid=17373 prio=120 target_cpu=003
sched_blocked_reason: pid=17373 iowait=0 caller=rpmh_write_batch+0x638/0x7d0
cpu_idle: state=0 cpu_id=3
softirq_raise: vec=6 [action=TASKLET]
cpu_frequency_limits: min=1555200 max=1785600 cpu_id=0
cpu_frequency_limits: min=710400 max=2419200 cpu_id=4
cpu_frequency_limits: min=825600 max=2841600 cpu_id=7

原文链接：https://www.androidperformance.com/2019/12/21/Android-Systrace-CPU

至此，本篇已结束。转载网络的文章，小编觉得很优秀，欢迎点击阅读原文，支持原创作者，如有侵权，恳请联系小编删除，欢迎您的建议与指正。同时期待您的关注，感谢您的阅读，谢谢！

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