[工具篇]Android系统首次开机分析-----BootCha
以开发的android设备W机器为参考分析，该机器是基于高通平台Android 7.0开发，User版本开机时间平均约为85S左右。
这里记录下个人最近对android系统开机时间的分析手段以及开机流程理解。
BootChart工具
Bootchart是一个用于linux启动过程性能分析的开源软件工具，在系统启动过程自动收集CPU占用率、进程等信息，并以图形方式显示分析结果，可用作指导优化系统启动过程。Android5.1之前已自带bootchart，但缺省时不被编译，需要显式指定编译。5.1之后的不用编译boot.img，该工具默认已经编入系统中。
Android系统中已有一份bootchart的c实现，位于system/core/init/bootchart.cpp中，入口函数为bootchart_init();如果在该方法执行前设定了采样时间，则会记录android开机的各个进程的启动时间。
bootchart_init()函数是在init.rc脚本中调用，代码如下：
on post-fs-data ---------------------/data分区挂载后触发
................
# Start bootcharting as soon as possible after the data partition is
# mounted to collect more data.
mkdir /data/bootchart 0755 shell shell
bootchart_init
系统默认是不会设置采样时间的，用户可以通过adb shell 'echo 240 > /data/bootchart/start'命令设定，写入start节点值为240（即采样时间为240s，可以自行选择时间数值），just for example.
设定采样时间
列出工具使用中几个坑
坑1、由于bootchart程序运行时是通过读取/data/bootchart/start这个节点值来确定采样时间，在系统进行恢复出厂设置时，设备会清除data分区，前面方式设置的时间节点“/data/bootchart/start”同样是会被清理的，so 如果按照这样的常规设置，我们是无法通过该工具记录恢复出厂设置的开机时间的。
坑2、想使用该工具获取首次开机时间，毫不犹豫，我修改init.rc脚本，如下：
on post-fs-data
................
# Start bootcharting as soon as possible after the data partition is
# mounted to collect more data.
mkdir /data/bootchart 0755 shell shell
+ write/data/bootchart/start 240
bootchart_init
然后使用命令make bootimage重新编译boot，将生成的boot.image成功flash到机器中，so easy，以为可以获取到首次开机时间图，但是确实空空如也，需要查看代码分析。
忽略N个过程，这里需要关注的是，android系统在首次开机时或者进行reset恢复出厂设置时，是会首先进行全盘加密，即FDE（full-disk encryption.）操作，可以查看链接全盘加密（https://source.android.com/security/encryption/）。在这个过程中，vold会将vold.decrypt设为trigger_restart_min_framework，装载tmpfs临时分区，并且会执行class_start main，即重启main组内的服务，当加密成功后，会装载/data
然后，vold会将vold.decrypt属性设为trigger_restart_framework。这会使init.rc再次启动main类中的服务，并启动late_start类中的服务（这是设备启动后首次启动这些服务）。这个启动过程中post-fs-data会触发两次，bootchart_init()函数触发两次，initj进程一直占用/data/bootchart/proc_stat.log，进程kill失败，会导致开机一直进入不到launcher界面，开机失败问题。
经过前面的分析，为了能使bootchart正常工作，可以在/data正常挂载后，触发trigger_restart_framework。这时写入采样时间并且调用bootchart_init()。代码修改如下：
on post-fs-data
................
# Start bootcharting as soon as possible after the data partition is
# mounted to collect more data.
mkdir /data/bootchart 0755 shell shell
#bootchart_init
.......................
on property:vold.decrypt=trigger_restart_framework
# A/B update verifier that marks a successful boot.
exec - root cache -- /system/bin/update_verifier trigger_restart_framework
+ write /data/bootchart/start 360
+ bootchart_init
class_start main
class_start late_start
这种修改方式在userdebug版本中测试正常。
数据采集与分析
开机后，采集的数据信息会自动收集到/data/bootchart目录下，包含如下5个文件：
header，kernel_pacct，proc_diskstats.log，proc_ps.log，proc_stat.log
接着，可以将以上文件打包放到pc机上，以便利用bootchart工具分析采集到的数据（其中codebase为自己源码所在根目录）：
./codebase/system/core/init/grab-bootchart.sh
在6.0中Google更加贴心了，grap-bootchart.sh在5.1的基础上又调用bootchart工具解析生成的压缩包，生成图片，最后又用命令将图片打开。我们在userdebug时可能感觉不到grap-bootchart.sh的好处，因为我们可以手动pull文件，压缩，解析，查看图片。但是如果在user版本上，我们虽然可以在data/bootchart下新建文件，如果你要想用命令将里面的文件pull出来，就报出文件夹不存在的命令，这时如果使用该脚本就没有问题，最终生成开机图片。
最后生成的分析结果如下（请放大查看），截图是以userdebug版本实验的，可以清晰看到每个进程的执行时间：
对比正常开机的时间，这是机器开机后，按电源键reboot重启后抓取的时间，这次启动完成大约在75s左右
对比两个bootchart图
android 7.0代码还添加了新功能，执行compare-bootcharts.py脚本可以对比获取的两个bootchart的进程启动结束时间点,从而得到对应进程之间的耗时差距.
当我们使用grab-bootchart.sh脚本获取对应的bootcahrt图时,会在PC的/tmp/android-bootchart目录下留下bootchart.tgz压缩包.然后将所要比较的两个bootchart的压缩包放在两个不同的目录base_bootchart_dir,
exp_bootchart_dir.执行如下命令:
system/core/init/compare-bootcharts.py base_bootchart_dir exp_bootchart_dir
就可以得到如下信息:
可以看到zygote进程在首次开机时间和之后的正常开机相比启动时间延迟了38s，即android上层启动晚了38s时间，这是需要抓取event log来同时分析延迟原因。搜索boot_progress关键字：
前面已经分析过，在机器首次开机时，是会首先进行全盘加密，即FDE（full-disk encryption.）操作，这个过程是会先后触发trigger_restart_min_framework和trigger_restart_framework，即
class_start main的服务会启动两次，zygote属于main类服务，可以查看init.zygote32.rc脚本，
service zygote /system/bin/app_process -Xzygote /system/bin --zygote --start-system-server
class main
而通过bootchart工具得到的zygote进程开始时间点，是第二次启动的时间，因为第一次zygote启动后，进程后来是会被kill掉，重新启动，此时能找到的zygote进程pid只是第二次的。
但是可以参考第一次启动时间为boot_progress_start大约为51s，boot_progress_pms_ready时间为81s，由于是采集的userdebug版本，该时间可以说是开机速度不慢了。
这里，自己用秒表采集过W机器的user版本首次开机时间，记录大约是80s左右，应该说速度相对不慢。
这里主要介绍了最近对bootchart工具的使用，已便于分析系统启动过程的耗时点，为优化启动过程提供指导意义.
