【Android测试】【第二节】性能——CPU时间片

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前言

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　　第一节讲CPU的时候留下了一个疑问，就是由于Android手机系统本身的缺陷造成采集CPU百分比数据会有很大的误差，那么如何分析CPU这个指标呢？

　　这节我们就来讲讲如何用CPU时间片这个指标来衡量系统CPU的占用或者一款App对系统CPU的占用。

概念

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　　首先需要知道，在Linux系统下，CPU利用率分为用户态、系统态、空闲态，分别表示CPU处于用户态执行的时间，系统内核执行的时间，和空闲系统进程执行的时间。（如下图）

　　CPU使用率计算公式如下：

　　

　　那么我们来看看怎么这个时间究竟是什么？

　　

　　先介绍几个和Linux时间有关的名词：HZ、tick与jiffies。

　　HZ：Linux 核心每隔固定周期会发出timer interrupt (IRQ 0)，HZ是用来定义每一秒有几次timer interrupts。例如HZ为1000，就代表每秒有1000次timer interrupts。

这是我在Nexus 5 上截取的手机试试的一个cpu频率

　　Tick ：Tick是HZ的倒数，Tick = 1/HZ 。即timer interrupt每发生一次中断的时间。如HZ为250时，tick为4毫秒(millisecond)。

　　Jiffies ：Jiffies 为Linux核心变数，是一个unsigned long类型的变量，它被用来记录系统自开机以来，已经过了多少tick。每发生一次timer interrupt，Jiffies变数会被加1.

　　所以我们可以得出，CPU利用率计算公式也就是：

　　那么如果查看Jiffies 值呢？

Jiffies

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　　查看Jiffies的方法，我需要在shell中输入cat /proc/stat命令

　

　　上图中的前5行是我们关注的重点，首先纵向CPU0、CPU1、CPU2、CPU3说明当前手机是四核的CPU，代表了每个核的Jiffies ，第一行CPU 就代表总的的Jiffes。

　　而每一列的数值分别代表了（如上图所示），详细的含义如下：

　　　　user ：从系统启动开始累计到当前时刻，用户态的jiffies ，不包含 nice值为负进程；

　　　　nice ：从系统启动开始累计到当前时刻，nice值为负的进程所占用的jiffies；

　　　　system ：从系统启动开始累计到当前时刻，系统态的jiffies；

　　　　idle ：从系统启动开始累计到当前时刻，除硬盘IO等待时间以外其它等待的jiffies；

　　　　iowait ： 从系统启动开始累计到当前时刻，硬盘IO等待的jiffies；

　　　　irq ： 从系统启动开始累计到当前时刻，硬中断的jiffies；

　　　　softirq ：从系统启动开始累计到当前时刻，软中断的jiffies。

　　总的Jiffies就是上面所有项加起来的总和。因此我们计算一段时间的CPU占用率的时候就可以使用：

　　　　total=user+system+nice+idle+iowait+irq+softirq

　　　　cpu usage=[(user_end +sys_end+nice_end) - (user_begin + sys_begin+nice_begin)]/(total_end - total_begin)*100

进程的Jiffes

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　　根据上面的介绍我们已经知道了Jiffies的作用，所以当有的时候我们需要查看一个App的CPU性能时，就需要对该App应用的进程的Jiffies进行分析。获取应用Jiffies的方法这里还是介绍两种，一种是使用GT直接采集，第二种是命令行查看的方式。

　　一、GT采集

　　　　如同前一节的方法一样，选择好要采集的应用（以qq为例），勾选Jiffes，开始采集即可。（如下图）

　　一般我们关注的是应用的前台进程，从进程名我们可以区分出来：

　　使用GT，可以直接查看数据，也可以将源数据保存下来，自己做分析。

　　二、shell获取

　　shell的命令为： cat /proc/进程id/stat

　　首先我们需要使用 ps 命令查看qq这个应用的前台进程的进程id是多少，然后再去查看它的信息，如下图：

　　我们可以看到，得到了很多数据，这些数据的含义分别是：

　　　　pid=20324  进程号（平时所说的pid）
　　　　comm=(encent.mobileqq) 应用程序或命令的名字
　　　　task_state=S 任务的状态，R:runnign, S:sleeping (TASK_INTERRUPTIBLE), D:disk sleep (TASK_UNINTERRUPTIBLE), T: stopped, T:tracing stop,Z:zombie, X:dead
　　　　ppid=174 父进程ID
　　　　pgid=174 线程组号
　　　　sid=0 c该任务所在的会话组ID
　　　　tty_nr=0 (pts/3) 该任务的tty终端的设备号，INT（34817/256）=主设备号，（34817-主设备号）=次设备号
　　　　tty_pgrp=-1 终端的进程组号，当前运行在该任务所在终端的前台任务(包括shell 应用程序)的PID。
　　　　task->flags=1077936448 进程标志位，查看该任务的特性
　　　　min_flt=166543 该任务不需要从硬盘拷数据而发生的缺页（次缺页）的次数
　　　　cmin_flt=1212  累计的该任务的所有的waited-for进程曾经发生的次缺页的次数目
　　　　maj_flt=454 该任务需要从硬盘拷数据而发生的缺页（主缺页）的次数
　　　　cmaj_flt=0 累计的该任务的所有的waited-for进程曾经发生的主缺页的次数目
　　　　utime=8582 该任务在用户态运行的时间，单位为jiffies
　　　  stime=3419 该任务在核心态运行的时间，单位为jiffies
　　　　cutime=0 累计的该任务的所有的waited-for进程曾经在用户态运行的时间，单位为jiffies
　　　　cstime=7 累计的该任务的所有的waited-for进程曾经在核心态运行的时间，单位为jiffies
　　　　priority=20 任务的动态优先级
　　　　nice=0 任务的静态优先级

　　　　.......(内容太多，如需了解自己去查阅资料吧，这里只介绍和本节有关的)

　　根据上面每个字段的含义，我们就可以知道，当前进程的我们要的Jiffies值就是utime和stime的和。