深入探究Perfetto

一、Perfetto概述

Perfetto是一款基於Linux平台下開發的系統跟蹤工具，旨在提供類似Android Studio的profiler工具的功能，但更輕量級和可定製。Perfetto提供了低開銷的內核探測器，將跟蹤數據緩存到內存中，並通過插件式的API，讓開發者可以更靈活地進行配置和使用。

下面是一個使用Perfetto進行內存分析的示例：

trace_config {
  buffers {
    size_kb: 102400
  }
  duration_ms: 30000
  buffer_size_trigger: { threshold_kb: 1024 left_percent: 20 }
  triggers {
    perfetto_config {
      name: "global"
      duration_ms: 5000
    }
    perfetto_config {
      name: "my_process"
      duration_ms: 1000
      filter: "upid == $my_upid"
    }
  }
}

data_sources {
  config {
    name: "linux.ftrace"
    target_buffer: "kernel"
    ftrace_config {
      ftrace_events: "sched_switch,sched_wakeup"
      include_overhead: true
      buffer_size_kb: 2048
      drain_period_ms: 5000
    }
  }
  config {
    name: "linux.process_stats"
    target_buffer: "user"
    process_stats_config {
      scan_all_processes_on_start: true
      scan_interval_ms: 1000
    }
  }
  config {
    name: "android.heapprofd"
    target_buffer: "user"
    heapprofd_config {
      sampling_interval_bytes: 4096
      continuous_dump_config {
        dump_interval_ms: 100
        dump_phase_ms: 100
      }
    }
  }
}

二、Perfetto插件系統

Perfetto提供了一套插件API，使開發者可以利用Perfetto的核心功能在自己的代碼中進行定製。插件可以包括數據源、後處理器、實時監測器和可視化插件。下面是一個使用Perfetto數據源插件的示例：

int MyDataSource::Setup(DataSourceConfig config) {
  if (config.name() != "my_data_source") {
    PERFETTO_ELOG("MyDataSource received wrong name");
    return 0;
  }
  PERFETTO_ILOG("MyDataSource setup");

  // Start the async work.
  async_task_.reset(new base::TaskRunnerThread("my_data_source"));
  async_task_->PostTask([this, options = config.my_data_source_config() {
    SetupWorkerThread(options);
  }]);
  return 1;
}

三、Perfetto的性能優化

Perfetto通過多種方式進行性能優化，例如採用Ring Buffer、避免頻繁分配內存和避免加鎖等。下面是一個避免加鎖操作的示例：

struct TlsMetadata {
  uint64_t start_ts = 0;
  uint64_t end_ts = 0;
};

void SampleProfiler::Record(uintptr_t tid, uint64_t ts) {
  static thread_local std::unordered_map tls_metadata_;
  TlsMetadata& tls_md = tls_metadata_[perfetto::base::GetTid()];

  // Try to expedite the common case.
  if (PERFETTO_UNLIKELY(ts < tls_md.end_ts)) {
    tls_md.end_ts = ts + 1;
    return;
  }

  std::lock_guard lock(metadata_mutex_);
  if (metadata_.size() >= kMaxMetadataSize)
    return;

  metadata_.push_back(Metadata{tid, std::array(), ts});
  tls_md.start_ts = tls_md.end_ts = ts;
}

四、Perfetto在實際應用中的使用場景

Perfetto可以被用於診斷各種性能瓶頸，例如內存泄漏、UI卡頓和高CPU使用率等。下面是一個使用Perfetto診斷因UI更新頻繁而導致的卡頓問題的示例：

chrome://tracing

async function trackFrames() {
  const {trace} = await perfettoTrace();
  const frames = perfetto_frames(trace);
  const frametimes = frames.map(f => f.duration * 1000);
  updateUI(frametimes);
}

五、結束語

通過本文的介紹，我們可以看出Perfetto在系統跟蹤方面具有強大的能力和廣泛的應用場景。Perfetto的輕量級和靈活性可以讓開發者在優化性能方面具有更多的操作空間。因此，在性能調優過程中，我們可以考慮使用Perfetto來幫助我們更好地解決問題。