Systrace 中的这些 tag 究竟是什么意思（一）| 掘金技术征文-双节特别篇

simowce
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前言

本文是新栏目—— “simowce 黑板报” 的第 1 篇（构造函数的妙用 应该算第 0 篇 :-> 程序员的冷笑话）。在这个系列中，我会跟大家分享一些有趣，有用的知识点，篇幅不会很长，但是保证满满都是干货。因此如果大家觉得内容有用，希望大家可以将这个公众号**“设为星标”**，这样只要这个公众号一更新你就可以第一时间收到通知了。

今天分享的是 Systrace 中的 tag 的详细解释，一个 Systrace 里面内容繁多，它都有展示了哪些内容？这些内容具体都是什么意思？又有什么作用？别急，听我慢慢道来。

HW_VSYNC_ON_XXX

HW_VSYNC_ON
HW_VSYNC_ON

值类型

布尔值，1 表示 HW VSYNC 信号开关被打开，0 表示开关被关闭。

出现时机

HW VYSNC 硬件信号被打开和关闭的时候。

解释

首先，HW_VSYNC_ON_XXX 后面的 XXX 一般是一串数字，代表的是 displayid，如果你的机器有外接了显示器，那么可以通过 displayid 来区分不同的屏幕的 HW VSYNC 硬件信号。下面的 HW_VSYNC_XXX 中的 XXX 意义也是一样的。

HW VSYNC 硬件信号之所以会被一直打开关闭，主要原因是目前 Android Display/Graphic framework 依赖的信号不是硬件信号，而是软件信号——DispSync。HW VSYNC 只是用来做校准，打开的时机是当软件 VSYNC 的误差超过一定阈值以后，DispSync 就会主动打开 HW VSYNC 信号来做校准，（目前是）接收 6 个硬件信号以后就会关闭。这里就不过多展开描述，详细的说明感兴趣地可以看看这篇我之前写的 这篇文章，详细地描述了 DispSync 的各种细节。

作用

对于大部分的上层开发者来说其实是不需要关心这个 tag 的，因为大家都是在硬件没有 bug 的前提下进行工作的。但是这个前提对于手机厂商的研发人员是不成立的，因此这个 tag 就非常有用，可以用来作为分析项目前期硬件侧导致的各种 bug 的时间锚点。

HW_VSYNC_XXX

HW_VSYNC in Systrace
HW_VSYNC in Systrace

值类型

瞬时布尔值，从 1 变成 0 或者 0 变成 1 都表示当前时刻发出了 HW_VSYNC。

出现时机

HW VSYNC 硬件信号发出的时候。

解释

需要说明很重要的一点，从 Systrace 看，HW_VSYNC_XXX 似乎是一个区间，如上图所示。

但是实际上，Systrace 中的 HW_VSYNC_XXX 应该这么解读：

HW_VSYNC_XXX 的值是一个瞬时值，记录的是在当前时刻收到了 HW VSYNC 硬件信号，因此在 Systrace 中，当 HW_VSYNC_XXX 的值从 1 变成 0 或者从 0 变成 1，都代表着收到了 HW VSYNC 信号，类似于示波器中的脉冲信号一样。看一下在代码中是如何表示这个你就明白了：

bool HWComposer::onVsync(hwc2_display_t hwcDisplayId, int64_t timestamp) {
    ......
    const auto tag = "HW_VSYNC_" + to_string(*displayId);
    ATRACE_INT(tag.c_str(), displayData.vsyncTraceToggle);
    displayData.vsyncTraceToggle = !displayData.vsyncTraceToggle;

    return true;
}

当收到硬件的 HW VSYNC 信号之后，HWComposer::onVsync() 这个函数就会被回调，接着这个 displayData.vsyncTraceToggle 的值就会被一直取反，模拟出一个脉冲信号的样子并赋给 HW_VSYNC_XXX。

而前面我们在 HW_VSYNC_ON_XXX 提到的，DispSync 在收到 6 个 HW VSYNC 硬件信号之后就会把 HW VSYNC 关闭，这个行为在 Systrace 中是怎么体现的呢？还是上面那张图，但是我们加了一些标记：

HW_VSYNC_ON.png-62.4kB
HW_VSYNC_ON.png-62.4kB

这样是不是就很清晰直观了？

因此这种类型我们取名为瞬时布尔值，表示只有在数值发生变化的时刻才有意义。

作用

跟 HW_VSYNC_XXX 一样，大部分人是用不到的。你应该无法想象 HW VSYNC 硬件信号会有不发或者乱发的问题哈哈。

hasClientComposition

hasClientComposition
hasClientComposition

值类型

布尔值，1 表示本次合成有 GPU 合成（注意是有 GPU 合成，而不是只有 GPU 合成），0 表示本次合成没有 GPU 合成。

出现时机

SurfaceFlinger::doComposition() 的开头。

解释

SurfaceFlinger 按照合成的硬件不一样，有两种类型：

  • CLIENT 合成 又称为 GPU 合成，通过 CompositionEngine 调用一系列的 OpenGL ES 接口去完成合成的操作。

  • DEVICE 合成 又称为 HWC 合成，这种合成方式是使用 Hardware Composer 来进行合成。Hardware Composer 是一种特殊的硬件，在高通平台曾用名为 SDE，现在称为 DPU。 利用 Hardware Composer 来合成有其优势，例如省电，这个可能是它最大的优势了；不过劣势也是有的，例如：

  • 在某些场景下是无法进行 DEVICE 合成 例如 Layer 是圆角的，Layer 的总数超过硬件的上限等。

  • 合成逻辑和策略基本上都是 vendor 的闭源实现 由于策略闭源，如果出现问题只能依赖 vendor 去解决，不方便调试。

作用

我们说了 DEVICE 合成相对于 GPU 合成来说的优势是省电，那么如果发现了本应该是 DEVICE 合成的场景出现了 hasClientComposition 等于 1 的情况，那么就说明合成策略有问题，或许就可以解决一些功耗问题。

FrameMissed/GpuFrameMissed/HwcFrameMissed

FrameMissed
FrameMissed

值类型

布尔值，1 表示上一次的合成有对应的 FrameMissed 类型，0 表示没有。

出现时机

SurfaceFlinger 合成 Invalidate 阶段的最开始。

解释

FrameMissed/GpuFrameMissed/HwcFrameMissed 代表的是 SurfaceFlinger 上一次合成的结果，我们在 fps 的计算原理 中提到，当 SurfaceFlinger 合成完的帧显示到屏幕上时，present fence 就会 signal。因此 可以认为 present fence signal 相当于一次合成的彻底完成。

因此，SurfaceFlinger 在每一次开始被 VSYNC-sf 唤醒的时候，会先检查上次合成的情况，方式就是检查上一次合成的 present fence 有没有 signal。如果没有那么就认为是一个 FrameMissed，并且依据上一次合成的方式是否有 GPU 或者是 HWC 参与，对 GpuFrameMissed 和 HwcFrameMissed 进行置位。

作用

present fence 没有及时 signal 主要有两种原因：

  1. Display 出问题了。
  2. App/游戏的 GPU 负载太高了，导致底层大部分时间都花在了等 GPU 渲染工作完成，延后了 present fence 的 signal，从而导致 FrameMissed。

FrameMissed 目前在 Android 官方有两个作用：

  1. 统计。
  2. Android 官方有一个 debug 开关，可以在检测到上一帧有 FrameMissed 出现的时候，跳过本次的合成，留给底层更多的时间去显示。这个初衷是好的，不让底层过于繁忙，通过主动跳过合成来减缓底层的工作量。但是由于跳过合成就相当于主动丢帧，在某些场景下会导致到持续性的掉帧。因此这个开关一般是不会打开的。

VSYNC-sf/VSYNC-app

VSYNC-sf
VSYNC-sf

值类型

瞬时布尔值，变化的时候表示该时刻发出了 VSYNC-sf/VSYNC-app 软件信号。

出现时机/解释

DispSync 分发的时候，具体可以看 DispSync 详解 这篇文章，有详尽的分析。

作用

VSYNC-app 和 VSYNC-sf 作为 DispSync 两个分发，是应用渲染/SurfaceFlinger 合成的起点，也是我们分析一个 Systrace 一开始最应该看的地方。如果某一处 VSYNC-sf 没有了，那么就说明该处有丢帧的情况，要么是 SurfaceFlinger 主动丢帧（如前面提到的）；要么是 app 没有及时渲染完导致的丢帧。

小问题

（公众号最近在灰度问答的功能，很遗憾我没有被灰度到。）这里留一个思考题给大家思考一下：

VSYNC-sf/VSYNC-app 上的 Systrace 里，VSYNC-app 基本上没有什么变化，有可能是什么原因？

思考一下，欢迎大家在评论区留言讨论，下期 simowce 黑板报我将给出答案。或者大家对 Systrace 有哪些想要了解的内容，也欢迎大家在评论区留言。

尾巴

我在之前的文章说过，我写的文章都是我不懂且感兴趣的内容，但是这样会导致到我更新频率非常慢。我希望有一个更新频率更快的内容板块。我之前常在一些群里回答大家的疑问，然后渐渐地我发现很多问题被问了一遍又一遍，说明这些问题很有代表性，所以我希望能够总结起来，方便大家查阅。

而这不由得让我想起了小学六年级的时候，语文老师会每天在一块小黑板里写一道题，称之为“每日一题”，内容一般为一些往年的高频题或者是一些趣味题。感兴趣的同学可以写完单独找老师批改。我记得当时我抄了整整一本“每日一题”，自觉趣味无穷。

因此我给这个新的栏目起名为 “simowce 黑板报”，以此致敬一下我小学六年级的语文老师，顺便缅怀一下我的青春。

好了，这一期的 “simowce 黑板报” 到这里就结束了，如果你想第一时间看到 ”simowce 黑板报“ 的更新，请将这个公众号**”设为星标“。如果你觉得这篇文章写得还不错，求赞赏求点赞求在看，最重要的是点一个大大的关注**。各位的支持就是我更新的最大动力。

我们下期 ”simowce 黑板报“ 再见。

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