基于 systrace GFX 统计每帧绘制的帧率和掉帧统计

github: [https://github.com/sandmanli/android_FPS_frome_GFX]

目标需求：实时统计 android 帧率，无论正在操作任何 app

设计原理：

数据来源 systrace GFX 的信息

• 1、获取方式:
  adb shell cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe
  
• 2、开始抓取：
  atrace gfx -b 1024 -c --async_start
  
• 3、停止获取：
  atrace gfx --async_stop 1>/dev/null
  
• 4、解析规则：
  （1）只处理类别为 C 和 postFramebuffer（postFramebuffer 函数就是告诉 HWC 开始做最后的合成了，postComposition：合成后处理,将图像传递到物理屏幕。由于 postComposition 并不是都有用 postFramebuffer）
  （2）postComposition 前完成的 surface 信息作为窗口名
  （3）TX - *格式的信息为 app 启动、退出。部分 Surface 更新，按是否存在记录 0/1
  （4）postComposition 之后最近一个 Vsync 记录绘制时间
  （5）帧率统计中，大于 500ms 的帧间隔不参与，记为静置等待，存储等待总时长和次数
  （6）用户体验掉帧区间评估：
  A：[100ms,500ms)，人眼判断卡顿的认知是：人眼有 100ms 的缓存，大于 100ms 才感知为卡顿，
  B：[50ms,100ms)，20 帧是游戏最低可玩的底线，再低就完全无法忍了；常见 UI 的 gif 动画也是 20 帧刷新。
  C：[42ms,50ms)，视频体验是 24 帧录制播放
  （7）vsync 间隔超过系统的间隔值记录 D
  

脚本设计思路：

• 设备端离线后台 shell 脚本监控
  
• 用 busybox 的 awk 做数据提取存为 csv
  
• 结果获取到 PC 端用 python 脚本生成 html 报告
  

依赖文件：

• 设备端需存在/data/local/tmp/busybox （busybox可到官网对应cpu架构下载） ，命令：
  adb push busybox /data/local/tmp
adb shell chmod 755 /data/local/tmp/busybox
  

脚本文件：

• 监控脚本 gfx.sh
  注：1、有不支持 awk 中调用外部命令执行情况，增加：gfx_no_system.sh
  adb shell
sh /data/local/tmp/gfx.sh
  
• GFX() 参数说明：
  $1 = 目标帧率，默认 60
  $2 = 评估体验卡顿的把控线，默认 100ms
  $3 = 输出类型：
  0) ~ 默认只输出帧率
  1）~ 增加 APP 内容两帧间隔 >42ms 的单帧信息
  2）~ 增加绘制间隔 >vsync 间隔的单帧信息
  3）~ 只输出 APP 内容两帧间隔 >42ms 的单帧信息
  4）~ 只输出绘制间隔 >vsync 间隔的单帧信息
  $4 = 检查输出结果的间隔，默认间隔 1 秒
  $5 = 检查输出时，满足？帧以上输出条件的才输出
  

预期监控时长结束后，停止监控：

kill cat /sys/kernel/debug/tracing/trace_pipe 的进程

获取结果

adb pull /data/local/tmp/fps

• 监控脚本 systrace.py
  生成报告：(需安装python环境和pandas库)
python systrace.py fps.csv
  

说明：

• GFX_HTML 是报告的模板文件，数据采用的是生成 js 动态加载的形式，脚本会将其复制到传参目录下
  
• 处理 csv 数据存为data/?.js(?对应包名的数组 index)，list.js 为选择框信息的数组
  
• 查看报告数据需要浏览器有本地读写权限：
  chrome: start chrome.exe --allow-file-access-from-files
  firefox: about:config 中 privacy.file_unique_origin属性false
  
• 报告数据刷新会在选择后更新