应用程序启动速度的优化

Mac OS/Android在下面Static Initializer

Mozillaproject师通过优化Static Initializer(静态初始化，或全局建构函数, Global Constructor)和Binary布局来提升FireFox启动速度的文章。很有參考价值。

文章中以x86及x86-64平台为基础，以下加了Mac OS及Android上的binary布局。

什么是Static Initializer? 简而言之就是全局C++对象的初始化。

有人笑称一个C++程序的main()函数运行之前，可能该做事都做完了。这就是Static Initializer的影响。假设里面又有一层层依赖引用，就会大大影响启动时间。以下是一个演示样例程序:

MyClass oneClass(0x010203);
const MyClass twoClass(0x010204);

attribute ((constructor)) void foo(void)
{
    printf(“foo is running and printf is available at this point
”);
}

int main(int argc, const char * argv[])
{
  //do something here…
}

前两个对象oneClass和twoClass即是使用了静态初始化的两个对象， 而foo函数则通过编译选项强制放到程序的初始化段(init segement)中，在程序初始化时就会运行。以下即终于在Mac OS上的布局:


在Android ARM ELF中则是以下这个布局:

FireFox的优化

在Mozillaproject师的文章[链接]中,基于Firefox 4.0b8在x86及x86-64的測试数据发现例如以下的平均启动时间:
    
        

        
平均启动时间(ms)
        
Pages Read
        
Bytes Read
    
        
x86
        
3,228.76 ± 0.57%
        
4,787
        
19,607,552
    
        
x86-64
        
3,382.0 ± 0.51%
        
5,874
        
24,059,904
    

使用systemtap[链接]能够得到一个訪问核心库libxul.so的access pattern:



红点表示从磁盘载入的页数

红线则是在文件里的定位(seek)操作

背景中的色块代表了.rel.dyn/.rela.syn(红色)。.text(粉色),.rodata(绿色),.data.rel.ro(淡绿色)。


Static Initializers


在開始时那些垂直的线段正是Static Initializers运行的时间，占去了不少的时间。解决之道就是降低static initializers。特别留心那些全局变量、静态变量。

以这样的方法分析了一下，一共同拥有237个static initializers,当中147是由cycle collection globals所引入的。经过修正后cycle collection的全局对象降到一个，整个情况并未有大的改观:

    
        

        
平均启动时间(ms)
        
Pages Read
        
Bytes Read
    
        
x86
        
3,216.1 ± 0.59%
        
4,656
        
19,070,976
    
        
x86-64
        
3,488.14 ± 0.75%
        
5,759
        
23,588,864
    

以下是新的I/O access pattern:



I/O尽管有所降低，事实上还有很多其他内容的读操作在static initialization前已经发生了，所以还有别的工作须要做。

Reordering objects

还有一工作即是又一次布局binary, 让内核须要的数据能够尽快获取。之前Taras的一个研究发现仅仅要做些toolchain上的变更就能够实现。

使用Taras的icegrind做了优化后。改进变得明显了:

    
        

        
平均启动时间(ms)
        
Pages Read
        
Bytes Read
    
        
x86
        
2,939.18 ± 0.81%
        
4,129
        
16,912,384
    
        
x86-64
        
3,247.64 ± 0.68%
        
5,254
        
21,520,384
    

I/O pattern:

Packing Relocations

最后，再能够通过降低relocation段。来优化启动时间。
这样能够有效降低I/O，以及dynamic relocations section，也能减小程序包。
我使用的工具在这里。

參考:关于通过调整ELF优化启动时间

以下是终于的效果:

    
        

        
平均启动时间(ms)
        
Pages Read
        
Bytes Read
    
        
x86
        
3,149.32 ± 0.62%
        
4,443
        
18,198,528
    
        
x86-64
        
3,191.58 ± 0.62%
        
4,733
        
19,386,368
    

I/O Pattern例如以下:


这是一个晦涩的主题，非党值得深入研究。能够从作者提供的链接入手展开。我水平有限。抛砖引玉，期待着更为深入的阐述。
转载请注明出处: http://blog.csdn.net/horkychen

參考
  1. How to Make Startup Suck Less (Also Reduce Memory Usage!)
  2. Death by static initialization
  3. icegrind - Valgrind Plugin for optimizing Cold Startup
  4. Resolving ELF Relocation Name / Symbols
  5. Static initializers
  6. ELF for ARM Architecture

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