: "基于事件跟踪的移动应用性能分析——Panappticon系统解析" : "本文深入探讨了Android操作系统中一个名为Panappticon的轻量级事件跟踪系统,该系统专注于测量和优化移动应用的性能,特别是在用户交互体验方面。通过识别关键执行路径,Panappticon能帮助开发者、系统设计者和硬件制造商理解和解决性能问题。" : "软件/插件, android, 交互, 操作系统" 正文: 在Android操作系统中,用户交互性能是衡量应用质量的关键因素。由于现代应用普遍采用多线程和异步编程模式,以及复杂的硬件和软件层次,准确测量这种性能极具挑战性。为此,Panappticon应运而生,它是一个专门针对Android的轻量级、全系统、细粒度的事件跟踪系统,能够自动识别并分析导致性能问题的关键执行路径。 用户接收事务(User Perceived Transactions, UPTs)是指从用户触发操作到结果显示之间的过程,这是衡量用户体验的关键指标。由于事务通常涉及多线程和异步操作,追踪和分析这些事务的延迟成为了一个难题。传统工具如AppInsight虽然可以识别某些性能问题,但无法完全解释由不同进程间的交互导致的性能下降。 Panappticon通过跟踪事件处理程序、异步调用接口和跨进程通信,建立了用户输入与显示结果之间的因果关系,无论这些事件发生在用户层还是内核层。系统还记录资源使用情况,如上下文切换、网络和存储设备的阻塞,以便于定位慢事务的根本原因。在对十个开源应用的测试中,Panappticon的性能负载平均仅为6.1%,对电池寿命影响轻微,证明了其高效且低侵入性。 通过对14位用户长达一个月的监控,Panappticon揭示了多种性能问题,对应用开发者、系统设计者和硬件制造商都具有实际价值。例如,发现一个流行应用Reddit News因主线程与非关键系统活动的CPU竞争导致了慢事务,提出了将非关键工作推迟至事务完成后执行的优化策略。此外,研究还表明Android的默认DVFS控制器在处理长事务时效率不高,需要优化。同时,对非游戏应用的分析指出,多核处理器的优势在某些场景下并未充分利用,强调了单核性能的重要性。 Panappticon的工作原理在于,它通过记录和分析一系列操作之间的因果关系,不仅限于单一应用,而是考虑所有可能相互影响的进程。这一方法使得诊断性能问题更为精确,为开发者提供了优化应用的依据,为系统设计者提供了改进系统策略的方向,也为硬件设计者提供了洞察未来设备架构影响的工具。 Panappticon的贡献在于: 1. 提出了一种无干扰的方法,通过输入触发操作之间的因果关系提取用户感知的事务延迟。 2. 设计并实现了一个开源系统,自动刻画用户感知的事务,提供详细的资源使用信息,以进行慢事务的根本原因诊断。 3. 展示了在真实用户环境中,Panappticon如何在14位Android用户的研究中发挥作用,提供了三个案例研究,进一步证明了其对不同角色的价值。 这一研究及其开源数据(可在http://ziyang.eecs.umich.edu/projects/panappticon获取)为Android生态系统带来了更深入的性能分析工具,有助于提升整个行业的用户体验。
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