移动性能测试 [转] 能用机器完成的，千万别堆工作量 | 持续集成中的性能自动化测试

小王子 · 2019年02月20日 · 最后由 Cheny 回复于 2021年02月01日 · 3588 次阅读

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1.背景

当前闲鱼在精益开发模式下，整个技术团队面临了诸多的能力落地和挑战，尤其是效能方面的 2-1-1 的目标 (2 周需求交付周期，1 周需求开发周期，1 小时达到发布标准)，具体可见闲鱼工程师是如何构建持续集成流水线，让研发效率翻倍的，在这个大目标下，就必须把每个环节都做到极致。自动化的建设是决定 CI 成败的关键能力，今天分享一下闲鱼 Android 客户端性能自动化环节的实践。

2.面临的问题

2.1 主要是两个方面的问题

工具缺失：

目前淘宝系，对于线上性能水位的监控有一套完善的体系，但是针对新功能的性能测试，每个业务团队都有对应的性能专项小组，产出的工具都是根据自己业务特点的定制开发的，闲鱼客户端目前使用 Flutter 做为客户端主开发语言，对于 Flutter 性能数据的获取及 UI 自动化测试支撑工具目前是缺失的，同时业界对 Flutter 自动化和性能相关的实践几乎没有；

测试工作量翻 N 倍 (N=一个版本周期内的分支数)：

原先的开发模式是功能测试集成测试一起进行的，所以性能测试只需要针对集成后的包进行测试即可，到现在转变为泳道的开发模式，一个版本内会一般包含十几个左右的泳道分支甚至更多，我们必须确保每个泳道的分支的性能是达标的，如果有性能问题需要第一时间反馈出来，如果遗留到集成阶段，问题的排查 (十几个分支中筛查)，问题的解决将会耗费大量的时间，效率很难得到大的提升；

2.2 问题思考

体系化解决，要让每个泳道分支都得到有效测试覆盖，测试件能够自动化执行，持续反馈结果

3. 解决方案

综合上述问题，梳理如下解决方案：

针对 Flutter 性能数据的获取 (比如，Flutter 有自己的 SurfaceView，原有 Native 计算 FPS 的方式无法直接使用)
针对 Flutter UI 自动化的实现 (Flutter/Native UI 混合栈的处理)
性能自动化脚本 / 性能数据自动采集、上报融入 CI 流程
性能问题的通知 / 报表展示 / 分析

3.1 性能数据

[FPS]

解析处理 adb shell dumpsys SurfaceFlinger --latency 的数据，详细请见文末参考链接 (该方式兼容 Flutter 及 Native 的解决方案，已在 Android4.x-9.x 验证可行)，处理 SurfaceFlinger 核心代码如下：

dumpsys SurfaceFlinger --latency-clear
#echo "dumpsys SurfaceFlinger..."
if [[ $isflutter = 0 ]];then
  window=`dumpsys window windows | grep mCurrent | $bb awk '{print $3}'|$bb tr -d '}'` # Get the current window
  echo $window
fi
if [[ $isflutter = 1 ]];then
  window=`dumpsys SurfaceFlinger --list |grep '^SurfaceView'|$bb awk 'NR==1{print $0}'`
if [ -z "$window" ]; then 
  window="SurfaceView"
fi
echo $window
fi
$bb usleep $sleep_t
dumpsys SurfaceFlinger --latency "$window"|$bb awk -v time=$uptime -v target=$target -v kpi=$KPI '{if(NR==1){r=$1/1000000;if(r<0)r=$1/1000;b=0;n=0;w=1}else{if(n>0&&$0=="")O=1;if(NF==3&&$2!=0&&$2!=9223372036854775807){x=($3-$1)/1000000/r;if(b==0){b=$2;n=1;d=0;D=0;if(x<=1)C=r;if(x>1){d+=1;C=int(x)*r;if(x%1>0)C+=r};if(x>2)D+=1;m=r;o=0}else{c=($2-b)/1000000;if(c>1000){O=1}else{n+=1;if(c>=r){C+=c;if(c>kpi)o+=1;if(c>=m)m=c;if(x>1)d+=1;if(x>2)D+=1;b=$2}else{C+=r;b=sprintf("%.0f",b+r*1000000)}}};if(n==1)s=sprintf("%.3f",$2/1000000000)};if(n>0&&O==1){O=0;if(n==1)t=sprintf("%.3f",s+C/1000);else t=sprintf("%.3f",b/1000000000);T=strftime("%F %T",time+t)"."sprintf("%.0f",(time+t)%1*1000);f=sprintf("%.2f",n*1000/C);m=sprintf("%.0f",m);g=f/target;if(g>1)g=1;h=kpi/m;if(h>1)h=1;e=sprintf("%.2f",g*60+h*20+(1-o/n)*20);print s","t","T","f+0","n","d","D","m","o","e","w;n=0;if($0==""){b=0;w+=1}else{b=$2;n=1;d=0;D=0;if(x<=1)C=r;if(x>1){d+=1;C=int(x)*r;if(x%1>0)C+=r};if(x>2)D+=1;m=r;o=0}}}}' >>$file

[CPU]

使用的是 top 的命令获取 (该方式获取性能数据时，数据收集带来的损耗最少)

export bb="/data/local/tmp/busybox"
$bb top -b -n 1|$bb awk 'NR==4{print NF-1}'

[内存]

解析 dumpsys meminfo $package 拿到 Java Heap,Java Heap Average,Java Heap Peak,Native Heap,Native Heap Average,Native Heap Peak,Graphics,Unknown,Pss 数据

do_statistics() {
    ((COUNT+=1))
    isExist="$(echo $OUTPUT | grep "Dalvik Heap")" 
    if [[ ! -n $isExist ]] ; then
        old_dumpsys=true
    else
        old_dumpsys=false
    fi
    if [[ $old_dumpsys = true ]] ; then
        java_heap="$(echo "$OUTPUT" | grep "Dalvik" | $bb awk '{print $6}' | $bb tr -d '\r')"
    else
        java_heap="$(echo "$OUTPUT" | grep "Dalvik Heap[^:]" | $bb awk '{print $8}' | $bb tr -d '\r')"
    fi
    echo "1."$JAVA_HEAP_TOTAL "2."$java_heap "3."$JAVA_HEAP_TOTAL
    ((JAVA_HEAP_TOTAL+=java_heap))
    ((JAVA_HEAP_AVG=JAVA_HEAP_TOTAL/COUNT))
    if [[ $java_heap -gt $JAVA_HEAP_PEAK ]] ; then
        JAVA_HEAP_PEAK=$java_heap
    fi
    if [[ $old_dumpsys = true ]] ; then
        native_heap="$(echo "$OUTPUT" | grep "Native" | $bb awk '{print $6}' | $bb tr -d '\r')"
    else
        native_heap="$(echo "$OUTPUT" | grep "Native Heap[^:]" | $bb awk '{print $8}' | $bb tr -d '\r' | $bb tr -d '\n')"
    fi
    ((NATIVE_HEAP_TOTAL+=native_heap))
    ((NATIVE_HEAP_AVG=NATIVE_HEAP_TOTAL/COUNT))
    if [[ $native_heap -gt $NATIVE_HEAP_PEAK ]] ; then
        NATIVE_HEAP_PEAK=$native_heap
    fi
    g_Str="Graphics"
    if [[ $OUTPUT == *$g_Str* ]] ; then
        echo "Found Graphics..."
        Graphics="$(echo "$OUTPUT" | grep "Graphics" | $bb awk '{print $2}' | $bb tr -d '\r')"
    else
        echo "Not Found Graphics..."
        Graphics=0
    fi
    Unknown="$(echo "$OUTPUT" | grep "Unknown" | $bb awk '{print $2}' | $bb tr -d '\r')"
    total="$(echo "$OUTPUT" | grep "TOTAL"|$bb head -1| $bb awk '{print $2}' | $bb tr -d '\r')"
}

[流量]

通过 dumpsys package packages 解析出当前待测试包来获取流量信息

uid="$(dumpsys package packages|$bb grep -E "Package |userId"|$bb awk -v OFS=" " '{if($1=="Package"){P=substr($2,2,length($2)-2)}else{if(substr($1,1,6)=="userId")print P,substr($1,8,length($1)-7)}}'|grep $package|$bb awk '{print $2}')"
echo "Net:"$uid
initreceive=`$bb awk -v OFS=" " 'NR>1{if($2=="wlan0"){wr[$4]+=$6;wt[$4]+=$8}else{if($2=="rmnet0"){rr[$4]+=$6;rt[$4]+=$8}}}END{for(i in wr){print i,wr[i]/1000,wt[i]/1000,"wifi"};for(i in rr){print i,rr[i]/1000,rt[i]/1000,"data"}}' /proc/net/xt_qtaguid/stats | grep $uid|$bb awk '{print $2}'`
inittransmit=`$bb awk -v OFS=" " 'NR>1{if($2=="wlan0"){wr[$4]+=$6;wt[$4]+=$8}else{if($2=="rmnet0"){rr[$4]+=$6;rt[$4]+=$8}}}END{for(i in wr){print i,wr[i]/1000,wt[i]/1000,"wifi"};for(i in rr){print i,rr[i]/1000,rt[i]/1000,"data"}}' /proc/net/xt_qtaguid/stats | grep $uid|$bb awk '{print $3}'`

echo "initnetarray"$initreceive","$inittransmit
getnet(){
    local data_t=`date +%Y/%m/%d" "%H:%M:%S`
    netdetail=`$bb awk -v OFS=, -v initreceive=$initreceive -v inittransmit=$inittransmit -v datat="$data_t" 'NR>1{if($2=="wlan0"){wr[$4]+=$6;wt[$4]+=$8}else{if($2=="rmnet0"){rr[$4]+=$6;rt[$4]+=$8}}}END{for(i in wr){print datat,i,wr[i]/1000-initreceive,wt[i]/1000-inittransmit,"wifi"};for(i in rr){print datat,i,rr[i]/1000-initreceive,rt[i]/1000-inittransmit,"data"}}' /proc/net/xt_qtaguid/stats | grep $uid`
    echo $netdetail>>$filenet
}

3.2 性能自动化脚本

基于 Appium 的自动化用例，这个技术业界已经有非常多的实践了，这里我不再累述，如果不了解的同学，可以到 Appium 官网 http://appium.io
Flutter 和 Native 页面切换使用 App 内的 Schema 跳转
Flutter 页面的文本输入等交互性较强的场景使用基于 Flutter 框架带的 Integration Test 来操作

An integration test

Generally, an integration test runs on a real device or an OS emulator, such as iOS Simulator or Android Emulator. The app under test is typically isolated from the test driver code to avoid skewing the results.

Flutter 的 UI 自动化及 Flutter/Native 混合页面的处理在测试上的应用后续单独开文章介绍，原理相关可以先参考千人千面录制回放技术

3.3 性能自动化 CI 流程

3.4 性能数据报表

FPS 相关

Framediff: 绘制帧的开始时间和结束时间差
FPS: 每秒展示的帧数
Frames: 一个刷新周期内所有的帧
jank: 一帧开始绘制到结束超过 16.67ms 就记一次 jank，jank 非零代表硬件绘制掉帧，和屏幕硬件性能及相关驱动性能有关
jank2: 一帧开始绘制到结束超过 33.34ms 就记一次 jank2
MFS: 在一个刷新周期内单帧最大耗时（每两行垂直同步的时间差代表两帧绘制的帧间隔）
OKT: 在一个刷新周期内，帧耗时超过 16.67ms 的次数
SS: 流畅度，通过 FPS，MFS，OKT 计算出来，流畅度 = 实际帧率比目标帧率比值 *60【目标帧率越高越好】+ 目标时间和两帧时间差比值 *20【两帧时间差越低越好】+ (1-超过 16ms 次数/帧数)*20【次数越少越好】

CPU