Systrace — nedir, Android sistem izleme aracı

Systrace Nedir

Systrace, Android SDK'dan bir komut satırı yardımcı programıdır ve birden çok çekirdek izleme (ftrace) ve kullanıcı alanı (atrace) kaynağından gelen verileri tek bir HTML raporunda yakalar ve birleştirir. Araç, Android 4.1'de (Jelly Bean) sistem profilleme için eski traceview yardımcı programının yerine ortaya çıktı ve uzun süre Android platformunda standart performans teşhis aracı olarak kaldı.

Systrace Mimarisi

Systrace, ftrace'e dayanır — Android 4.1'den beri mevcut olan bir Linux çekirdeği izleme mekanizmasıdır. Systrace başladığında, belirtilen izleme kategorilerini etkinleştirir: sched (görev zamanlayıcı), freq (CPU frekansı), idle (boşta durumları), workq (çalışma kuyrukları), binder, gfx ve diğerleri. Veriler çekirdeğin halka tamponunda toplanır ve durdurulduktan sonra herhangi bir tarayıcıda açılabilen tek bir trace.html dosyasında birleştirilir.

Android Studio Bağlamında Systrace

Android Studio 3.1'den itibaren Systrace, CPU Profiler'a entegre edilmiştir. “Trace System Calls” modunda, profil oluşturucu bağlı cihazda Systrace'i çalıştırır ve sonuçları doğrudan Android Studio penceresinde görüntüler. Bu, tüm işlevselliği — tüm izleme kategorileri, filtreleme ve etkileşimli zaman çizelgesi — korurken temel durumlar için komut satırıyla çalışma ihtiyacını ortadan kaldırır. İzleme sırasında cihaz performansı önemsiz derecede azalır çünkü ftrace minimum ek yük için tasarlanmıştır.

Systrace Nasıl Çalışır

Systrace iki veri toplama mekanizması kullanır: sistem olayları için çekirdek seviyesinde ftrace ve Android'e özgü etiketler için kullanıcı alanında atrace. ftrace, bağlam değişimlerini (sched_switch), CPU frekansı değişimlerini (cpu_frequency), kesmeleri (irq_handler_entry) ve diğer olayları kaydeder. atrace, Android çerçevesinden etiketler ekler — kare oluşturmanın başlangıcı ve bitişi, SurfaceFlinger çağrıları ve Binder işlemleri.

Systrace'te Kare Oluşturma Hattı

Systrace'in temel özelliği, her karenin oluşturma hattının görselleştirilmesidir: uygulama → BufferQueue → SurfaceFlinger → HWC (bileştirici) → Ekran. Herhangi bir aşamada bir gecikme olursa, Systrace kesin nedeni gösterir: uygulama tamponu zamanında hazırlamadı, SurfaceFlinger VSync'i bekliyordu veya HWC katmanları birleştiremedi. Zaman çizelgesindeki kare yaşam döngüsü duruma göre renk kodludur: yeşil (zamanında), sarı (gecikmeli), kırmızı (düşürülmüş). Bu görselleştirme, UI performansını optimize etmek için birincil araçtır.

İzleme Kategorileri

Systrace, her biri ilgili olayları içeren 20'den fazla izleme kategorisini destekler. Önemli kategoriler şunları içerir: gfx (grafik oluşturma), input (giriş işleme), view (View sistemi), webview (WebView), power (güç tüketimi), hal (donanım soyutlama katmanı). Oyun profilleme için, AGI (Android GPU Inspector) aracılığıyla GPU komut ayrıntılarını içeren gfx kategorisi kullanışlıdır.

Systrace'in Temel Özellikleri

Systrace, diğer profil oluşturucularda bulunmayan Android için benzersiz bir yetenek seti sağlar: sistem zaman çizelgesi, çekirdek seviyesi metrikleri ve otomatik sorun tespiti.

Etkileşimli Zaman Çizelgesi

Systrace HTML raporu, her şeridin bir işlem veya iş parçacığına karşılık geldiği çok seviyeli bir zaman çizelgesi içerir. Zaman ölçeğini yakınlaştırıp uzaklaştırabilir, ayrıntıları görmek için olaylara tıklayabilirsiniz (süre, başlatıcı işlem, ek argümanlar). Renk kodlaması hızlı gezinmeye yardımcı olur: yeşil bloklar — işlem çalışıyor, mavi — bekliyor, turuncu — kesme, beyaz — boşta.

Uyarı Mesajları

Systrace, izi otomatik olarak analiz eder ve sorunlu alanları belirten uyarı mesajları görüntüler. Örneğin: “Buffer underrun — SurfaceFlinger tamponu VSync'ten önce almadı” veya “Long Binder transaction — Binder_1 iş parçacığında 42 ms”. Her uyarı, zaman çizelgesinin ilgili bölümüne bir bağlantı ve düzeltme önerisi içerir. Bu, saatlerce süren manuel analizden tasarruf sağlar ve manuel günlük kaydı yerine Systrace kullanmanın ana nedenlerinden biridir.

Trace.beginSection Yöntemi

Geliştiriciler, Trace.beginSection ve Trace.endSection API'si aracılığıyla Systrace izine özel etiketler ekleyebilir. Bu, kritik kod bölümlerinin yürütülmesini doğrudan sistem zaman çizelgesinde izlemeye olanak tanır — örneğin, veri yükleme veya düzen hesaplamasının başlangıcını ve bitişini işaretlemek. Etiketler, uygulama şeridinde ayrı bloklar olarak görünür ve sistem olaylarının yanında görünür.

Systrace Nasıl Çalıştırılır

Systrace iki şekilde çalıştırılabilir: Android Studio CPU Profiler (“Trace System Calls” modu) aracılığıyla veya platform-tools klasöründeki systrace.py Python betiğini kullanarak komut satırı aracılığıyla. Her yöntemin kendi kullanım senaryoları vardır.

Android Studio Üzerinden Çalıştırma

Cihazı bağlayın, Profiler'ı açın (View → Tool Windows → Profiler), işleminizi seçin, CPU sekmesine gidin, “Trace System Calls” modunu seçin ve Record'a tıklayın. 5–30 saniye sonra Stop'a tıklayın — Android Studio cihazda Systrace'i çalıştıracak, tamamlanmasını bekleyecek ve sonucu yükleyecektir. Sınırlama: kayıt yalnızca Profiler açıkken mümkündür, bu da uzun senaryolar veya otomasyon için elverişsizdir.

Komut Satırından Çalıştırma

Daha esnek kontrol için systrace.py betiğini kullanın. İzleme kategorilerini, süreyi ve çıktı dosya adını belirtin. Örnek: 10 saniye boyunca gfx, input ve sched verilerini yakalama. Çalıştırmak için Python 2.7+ ve USB hata ayıklaması etkinleştirilmiş bağlı bir cihaz gerekir. Android 12+'da Systrace'in yerini Perfetto alır — komut aynı kalır, ancak betik çağrıları perfetto'ya yönlendirir.

# systrace'in 10 saniyelik temel çalıştırılması
$ python systrace.py \
    --time=10 \
    -o trace.html \
    gfx input sched

# UI analizi için yalnızca gfx kategorisi
$ python systrace.py \
    --time=5 \
    -t gfx \
    -o ui_trace.html

Kodda Özel Etiketler Ayarlama

Kodunuzun Systrace zaman çizelgesinde görünmesini sağlamak için kritik bölümü Trace.beginSection / Trace.endSection ile sarın. beginSection ve endSection'un kesinlikle eşleşmesi önemlidir — aksi takdirde Systrace yanlış bir zaman çizelgesi gösterir. Kotlin'de, bir istisna durumunda bile bölüm kapatmayı garanti etmek için satir içi uzantı kullanmak uygundur.

import android.os.Trace

fun traceSection(name: String, block: () -> Unit) {
    Trace.beginSection(name)
    try {
        block()
    } finally {
        Trace.endSection()
    }
}

// Kodda kullanım
traceSection("load_screen_data") {
    fetchData()
    updateUI()
}

Systrace HTML Raporunu Okuma

Systrace raporu, Chrome, Edge veya Firefox'ta açılabilen, kendi kendine yeten bir HTML dosyasıdır. Etkileşimli bir zaman çizelgesi, işlem seçme paneli, uyarı mesajları listesi ve temel metrikler (kare hızı, CPU kullanımı, Binder işlemleri) içerir. Rapor yapısını anlamak, etkili profilleme için önemli bir beceridir.

Zaman Çizelgesi ve Gezinme

Zaman çizelgesi zamanı soldan sağa görüntüler. Her işlem ve iş parçacığı ayrı bir şerittir. W/S tuşları yakınlaştırır/uzaklaştırır, A/D tuşları zamanda hareket eder. Bir bölümü yakınlaştırmak için fareyle bir alan seçin. VSync çizgileri kare sınırlarını gösterir (60 FPS'de her 16,6 ms'de bir). İki VSync çizgisi arasına tam bir oluşturma döngüsü sığmazsa — kare düşer. SurfaceFlinger şeridine dikkat edin: uzun süre meşgulse (turuncu blok), katman birleştirme genel oluşturmayı yavaşlatıyor demektir.

Uyarı Mesajlarını Analiz Etme

Raporun sol tarafındaki Uyarılar paneli, otomatik olarak algılanan sorunları içerir. Her uyarı tıklanabilir — tıklandığında zaman çizelgesi sorunlu ana hareket eder. En yaygın uyarılar: “Long Sync” (uzun iş parçacığı senkronizasyonu), “Scheduling Delay” (zamanlayıcı gecikmesi), “Buffer Overrun” (SurfaceFlinger tampon taşması). Bir uyarı Scheduling Delay için ~100 ms değeri gösteriyorsa, bu UI iş parçacığının arka plan yükü nedeniyle CPU'yu beklediğini doğrudan gösterir — ağır hesaplamalar bir Worker Thread'e taşınmalıdır.

Kare Yaşam Döngüsü ve Takılma

Düşen kareleri analiz etmek için SurfaceFlinger ve app.gfx şeritlerini etkinleştirin. Her kare bir dikdörtgen olarak görüntülenir: yeşil (≤16 ms), sarı (16–32 ms), kırmızı (>32 ms). Uygulama şeridinde kırmızı bir dikdörtgen görürseniz, üzerine tıklayın — Systrace, sınırı aşan belirli yöntemi (veya sistem çağrısını) gösterecektir. Google'a (Android Performance Patterns, 2023) göre, takılma sorunlarının %70'i yavaş onBindViewHolder veya sık GC'den kaynaklanır.

Systrace vs Perfetto: Yeni Formata Geçiş

Perfetto, Systrace'in halefidir ve Google tarafından Android 9'da (Pie) deneysel bir araç olarak tanıtılmış ve Android 12'den itibaren birincil çözüm haline gelmiştir. Perfetto modern bir protobuf veri formatı kullanır, uzun oturumları destekler (saniyeler yerine saatler) ve izleri görüntülemek için bir Web arayüzüne sahiptir. İki sistem arasındaki temel farkları inceleyelim.

Perfetto'ya geçişe rağmen, Systrace becerileri hala geçerlidir: Android 11 ve altı cihazlarda varsayılan olarak kullanılır ve Perfetto, Systrace kategorileriyle geriye dönük uyumluluğu korur. Android Studio CPU Profiler'da, yeni cihazlar için Perfetto ve eski cihazlar için Systrace kullanılır — kullanıcı için şeffaf bir şekilde. CI/CD için Perfetto önerilir çünkü formatı Python ve SQL aracılığıyla otomatik olarak işlenebilir.

Systrace Kullanım Örnekleri

Systrace'te pratik olarak ustalaşmak için iki senaryoyu ele alalım: kaydırma sırasında düşen karelerin nedenini bulma ve UI iş parçacığını bloke eden sık GC'yi teşhis etme.

RecyclerView Kaydırma Sırasında Takılma Bulma

Systrace'i gfx kategorisiyle 10 saniye çalıştırın, uygulamadaki listeyi kaydırın. Raporda kırmızı karelerin olduğu bölümleri bulun. Sorunlu kareye tıklayın ve uygulama şeridine bakın — 16 ms'den geniş “inflateLayout” veya “onBindViewHolder” bloğu varsa, sorun düzen şişirmesi veya veri bağlamadadır. Çözüm: düzeni optimize edin (derin ViewGroup'u azaltın, ViewStub), görüntü yüklemeyi onAttachedToWindow ile Glide'a aktarın.

GC Verimini Teşhis Etme

freq ve sched kategorileriyle Systrace, GC döngülerinin UI iş parçacığını ne sıklıkta öncelediğini görmenizi sağlar. Zaman çizelgesinde uygulama şeridini bulun — “Concurrent GC” adlı 20–50 ms süren periyodik bloklar görüyorsanız, çöp toplayıcı çok sık çalışıyor demektir. Ayrıntılı analiz için “dalvik” kategorisini ekleyin. Çözüm: Bitmap'i ByteBuffer'a dönüştürün, sık ayırmalar için bir nesne havuzu (ObjectPool) kullanın, ART argümanları aracılığıyla yığın parçalanmasını azaltın.

# UI + GC analizi için kategorilerle çalıştırma
$ python systrace.py \
    --time=15 \
    -o gc_analysis.html \
    gfx sched dalvik freq

# Tekrarlanabilir test için 30 saniyelik yakalama
$ python systrace.py \
    --time=30 \
    --app=com.example.app \
    -o app_trace.html