Android 系统性能优化

Posted 2021-09-06 戈壁老王

这篇不讲细节，讲方法，讲思路。

看到好多人在做系统优化时完全摸不着头脑，毫无章法的乱打乱撞，实在忍不住想说几句，又不好直说，还是写下来做个笔记吧。

什么是 android 系统？

这看起来是个很简单的问题，但是，你真的清楚 Android 系统到底是怎样运行的吗？搞清楚 Android 系统的本质，是进行系统开发的前提。

系统（更确切的应该叫OS）本质上是通过软件来合理分配和使用硬件资源。从这个角度上看，Android 系统中包含两个主要的部分 Linux 和 ART，其他部分都可以看成在其之上运行的软件。ART 提供了应用运行环境，在系统中可以看做一个相对独立的部分，通常可以做为专项优化。在谈及系统优化时，主要指的是基于 Linux 对 Android 进行优化。

性能优化的本质

前面提到，系统是对硬件资源的分配和使用。这意味着硬件从根本上已经限制住了系统性能上限，而性能优化的目标就是最大限度的使用硬件资源。沿着这个思路，我们可以给出性能优化的几个方向：

• 硬件能力增强：这个说法有些牵强，因为现在的嵌入式设备都是高集成度的，不可能更换硬件。这里的增强主要是指对CPU、GPU、Memory等重要的硬件单元进行超频。硬件标定的频率都是保守频率，只要处理好散热，通常都可以稳定工作在更高的频率上。超频带来的主要问题是稳定性，在通过完整的压力测试前，不建议修改频率。
• 硬件资源分配优化：硬件资源是固定的，所以我们优化的方向就是如何有效的利用硬件资源。Linux 和 Android 都是向着通用平台的方向发展，但是当开发具体的产品时，都是有侧重的方向。将硬件资源向重点功能倾斜，就是优化的方向。这里涉及到的技术有：Cgroup、优先级调整、CPU频率范围调整、CPU核绑定等。
• 调度策略优化：Linux 是一个通用系统，它的调度策略必然是平衡的，我们可以根据具体产品形态来调整调度策略。这里涉及的技术有：CPU调度策略、I/O调度策略、内存回收策略、Thermal策略、文件系统调优等。
• 软件运行效率优化：我们必须承认一个事实，软件开发过程中对性能的考虑比较少。大部分的软件都有可优化的空间。当然我们不会对所有软件都进行优化，我们需要找到关键的软件。除了在代码上优化，还可以使用GPU、NPU等硬件加速单元来优化软件。
• 应用层的系统资源优化：有时，系统上的硬件资源优化无法满足我们的需求。因为在系统运行时，应用层是最清楚哪些进程是重要的。应用层可以通过保留重要进程、释放不重要的进程来协调系统资源的使用。这里的核心就是平衡，保证用户最关心的进程获得足够资源。

性能优化方法

其实系统性能优化没有标准的方法步骤，大致方向就是上述的五个。可以所有方向都做优化，也可以只沿着一个方向做优化，只要最终的性能指标符合要求就完成优化工作。这里的关键点就是：

• 如何判定优化符合性能指标。
• 如何找到优化点。

确定上述两个关键点就是工具，这也是性能优化的核心。为什么好多人在做性能优化时天马行空，就是因为他们根本不知道核心是什么。我们需要工具（无论是系统自带、还是自己开发、还是第三方）来测量系统性能，确定优化的目标。我们也需要工具来寻找优化点，仅靠猜测是不靠谱的。Android 本身带有很好的性能调试工具，Linux 上也有大量的开源工具，只要想用就是很容易的事。如何根据工具的数据来确定优化的方式，这就是考验工程师能力的时候。但是如果你不使用工具，就算解决了性能问题，我也会鄙视你。

最后，需要强调的是硬件资源是确定的，系统性能优化需要做的就是平衡资源的使用。性能优化没有固定的方法，也没有捷径可走。使用工具找到性能消耗多的地方，一点点的优化、一ms一cycle的抠就是性能优化需要做的事情。