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：
- iOS 性能监控(一)—— CPU功耗监控
- iOS 性能监控(二)—— 主线程卡顿监控
- 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。
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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。
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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。
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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