iOS开发中CPU功耗监控的实现与工具使用

IOS开发性能监控 ios cpu监控

前言

最近,在看戴铭老师关于 "性能监控" 相关的技术分享,感觉收获很多。基于最近的学习,总结了一些性能监控相关的实践,并计划落地一系列 "性能监控" 相关的文章。

目录如下:

  1. iOS 性能监控(一)------ CPU功耗监控
  2. iOS 性能监控(二)------ 主线程卡顿监控
  3. iOS 性能监控(三)------ 方法耗时监控

本篇将介绍iOS性能监控工具(QiLagMonitor)中与 "CPU功耗监控" 相关的功能模块。此外,Keymob助手也提供了类似的iOS性能监控功能,能够实时监控CPU、GPU、内存等指标,并通过图表展示数据,帮助开发者更高效地进行性能优化。

1

了解CPU架构

CPU(Central Processing Unit):中央处理器。

主要由 " 运算器" 、 "控制器" 、 "寄存器" 三部分组成。

运算器 :负责一些运算操作。(运算)

控制器 :负责发出CPU每条指令所需的信息。(发指令)

寄存器 :负责存储运算过程或者指令操作的一些临时文件。(存数据)

CPU有"处理指令"、"执行操作"、"控制时间"、"处理数据"四大作用。与我们人体的大脑类似,帮助我们完成各种各样的生理活动。

市场上,我们比较熟悉的CPU架构有ARM(arm64)和Intel(x86)等等。

问:那么对于我们iPhone而言,有哪些CPU架构呢?

目前,市场上大部分的iPhone都是基于

arm64 架构。(iPhone 5s之后)

因为 arm 架构有着功耗低的特点,因此广泛应用在移动设备领域。(intel虽然性能好,但功耗高。因此失去了移动端领域的市场份额。)

PS: CPU与GPU比较?

GPU是图像处理器。在大部分计算机中,GPU仅仅会用来绘制图像。它会迅速算出当前屏幕的所有像素,并在显示器上绘制出来。

2

iOS如何监控CPU功耗?

说一下

QiCPUMonitor 的大致实现思路。

  • 首先,获取当前的任务task。从任务task中获得当前所有存活的线程信息。这时,我们就拿到了当前任务所有存活的 " 线程信息"(threads) 和 " 存活的线程个数"(threadCount) 。
  • 然后,设置一个预定的CPU使用阈值。遍历所有线程的信息,查看是否有线程的CPU使用率cpu_usage " 超过" 预定的阈值(例如CPU使用率超过80%)。
  • 如果有线程的CPU使用率cpu_usage超过预定阈值,就 "存储" 当前线程的调用的堆栈信息。

3

QiCPUMonitor的具体实现

首先,介绍一下存储单个线程信息的结构体

thread_basic_info。

名称

介绍

user_time

用户运行时间(精确到微妙)。

system_time

系统运行时(精确到微妙)。

cpu_usage

cpu使用率(理论上限1000)。

policy

调度策略。

run_state

五种 "运行状态":1> running 运行中2> stopped 已停止3> waiting 等待中4> uninterruptible 不可中断5> halted 被阻塞

flags

三种 "线程标志":1> swapped 换出2> idle 空闲3> global forced idle 全局强制空闲。

suspend_count

线程已经被挂起的计数。

sleep_time

线程已经挂起的时间(精确到秒)。

其次,声明三个变量: threads、threadCount、thisTask

分别表示:

参数名

参数含义

threads

用来存储当前任务task下的所有线程信息。

threadCount

用来存储有几条线程。

thisTask

用来存储当前任务task。

然后,通过 thisTask, 获取对应的 threads 信息以及 threadCount

同时,检查是否获取成功, KERN_SUCCESS = 0 代表成功,其他有对应的错误码有 52 种。

最后,遍历当前任务内所有存活的线程,查看每条线程的信息。每当有线程的CPU使用率(

cpu_usage)超过指定阈值,就将当前线程的调用堆栈存入数据库。

为了监控的同时,又不影响App性能,故这个判断用一个定时器,每3秒刷新一次即可。使用Keymob助手可以进一步简化这一过程,它内置了性能监控模块,自动收集和分析数据,提供直观的图表和报告。

源码

QiLagMonitor

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