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作為基礎軟件服務子系統的HarmonyOS HiViewDFX（以下簡稱HiViewDFX）框架，是HarmonyOS的公共基礎設施。包括日志、事件、跟蹤、故障管理及觀測剖析五大部分，同時也提供了故障檢測、定位和性能觀測剖析的開發套件，以及將端側數據直接對接云側大數據質量分析平臺和IDE（Integrated Development Environment, 集成開發環境）調試調優工具。為應對應用開發難題，HiViewDFX提供了高保障能力。

HarmonyOSHiViewDFX框架圖

一

HiViewDFX介紹

一般地，捕獲異常信號需要自行增加捕獲異常的機制，通過信號來感知異常及采集對應的異常日志，但是往往這類信息無法有效的與系統信息關聯。

HiViewDFX為應用開發者提供了具有輕量級故障檢測、精準的故障定位日志以及快速恢復功能的開發套件，能夠迅速提高應用的可靠性。

如下圖所示，在HarmonyOS系統中首先內置崩潰、泄漏、卡死等輕量級故障檢測器，用來記錄應用在系統側的異常狀態。

其次，在應用程序框架內及運行時增加了異常捕獲能力，使得系統和應用能夠分層檢測和記錄異常信息，通過開放查詢、訂閱、恢復三個API（Application Programming Interface, 應用程序編程接口）提供給開發者。

HarmonyOS應用異常處理框架圖

在應用崩潰和卡死的時候，HiViewDFX提供的精準日志定位功能能夠詳細地記錄異常發生時的日志。

HiViewDFX 提供了對應的應用異常日志查詢接口，將JS_CRASH, CPP_CRASH, APP_FREEZE這三類故障日志提供給開發者，并且是結構化的日志信息，開發者可以從反饋的信息中快速獲取到故障的相關信息。

為給用戶提供更佳的體驗，在日志信息反饋異常數據的基礎上，HiViewDFX提供了應用快速恢復的框架（如下圖），當系統感知到JS_CRASH, CPP_CRASH, APP_FREEZE, KILL等故障之后，能快速通知應用，應用將之前的狀態進行保存，而后系統會自動拉起應用，然后恢復到故障前的原界面。

應用恢復框架圖

二

HIViewDFX相關工具介紹

HiViewDFX的工具入口---Insight，是DevEco Studio中的插件，擁有眾多系統能力支撐，如圖所示，有調試連接器、HiTrace、HiPerf 以及HiProfiler 框架。

HiViewDFX提供的系統能力包含日志、事件、分布式跟蹤、故障等。

HiViewDFX調試調優架構圖

接下來，就讓我們一起了解下HiViewDFX提供的部分工具吧！

1）調試連接器

如下圖所示，調試連接器是連接上位機和下位機的通道，通常用做嵌入式開發，常用的連接工具，比如，基于串口或者網口的Telnet、SSH等。

HarmonyOS面向不同形態的設備時，這些設備可能不具備網口或者USB 端口，只有一個串口，要支持這個，串口上需要具備Shell和文件IO等功能。有了調試連接器作為中轉，就可以讓開發者使用的IDE和其他工具腳本無需面臨硬件的復雜性，更好的關注調試和調優本身。

調試連接器原理示意圖

2）HiTrace

如下圖所示，HiTrace工具用于追蹤進程軌跡，進行程序性能分析，支持內核FTrace預置埋點和用戶態打點。

在性能分析中，Trace是最常用的方式，可以說Trace就是性能的日志，把Trace按照模塊分門別類，這就是Trace的Tag。例如，Sched是操作系統內核的調度信息打點；Ability是Ability模塊在用戶態的關鍵生命周期打點。

假設定位某應用掉幀的問題，在分析時，打開Graphic、Ability、Sched等tag點，可以在Insight里面分析應用在送顯、圖形模塊繪制相關的耗時。

HiTrace工具原理示意圖

3）HiPerf

如下圖所示，HiPerf是為開發者提供的采樣調優分析工具，通過采樣的方式，可以采集CPU PMU、Tracepoints以及程序熱點函數信息，并且和Insight聯動，提供離線和實時分析的能力。

HiPerf采集定位過程中會遇到一個難點：使用跨編程語言，在程序運行時，可能會存在一些跨語言的調用。例如，從JS調用NAPI到C++接口等。

因為是抽樣的調用棧采集，如果只采集其中一種語言的調用棧會導致兩個語言之間的耗時數據無法同步，從而產生沖突，影響性能問題的度量和定位，所以在調用棧采集的時候進行縫合。

HiPerf工具原理示意圖

如下圖所示，這段JS代碼調用了三個內存相關的數據獲取接口，均是NAPI實現的NATIVE接口。

在HiPerf中，首先采集NAPI調用JS的調用棧信息，當采集到一個C++的調用棧時，此時棧頂是函數NativeFunctionCallBack()的NAPI回調，則這個NATIVE調用棧就可以和前一次采集到的JS調用棧合并，最終拼接出一個完整的調用棧。

NAPI調用中JS-CPP棧縫合示意圖

除了上述系統內置的分析點，開發者也可以通過HiTrace接口增加自定義的性能分析打點。

如下列代碼所示，HiTraceMeter的接口比較簡單，找到一段流程的開始和結束，加上Trace打點，就能在Insight中看到Start-End的耗時。

// API
declare namespace hiTraceMeter {
    // Async trace
    function startTrace(name: string, taskId: number, exceptedTime?: number): void;
    function finishTrace(name: string, taskId: number): void;


    // Counter trace
    function traceByValue(name: string, count: number): void;
}


//example
onWindowStageCreate(windowStage) {
    ...
    hiTraceMeter.startTrace('getMainWindow');
    windowStage.getMainWindow().then((win) => {
        Appstorage.SetOrCreate(Constants.MAIN_WINDOW, win);
        hiTraceMeter.finishTrace('getMainWindow');
        ...
    });
    ...
}

HiTrace API介紹及開發樣例圖（左右滑動）

4）HiProfiler

HiProfiler 框架是基于HiViewDFX基礎能力構建的一個插件集，可以為Insight提供調優數據采集。

該組件整體分為PC端和設備端兩部分。

PC端最終作為DevEco Studio的插件進行發布，內部主要包括分為UI繪制、設備管理、進程管理、插件管理、數據導入、數據存儲、數據分析、Session管理、配置管理等模塊。

設備端主要包括命令行工具、服務進程、插件集合、應用程序組件等模塊。

設備端提供了插件擴展能力，對外提供了插件接口，基于該擴展能力可以按需定義自己的能力，并集成到框架中。

HiProfiler框架

三

如何查詢內存信息

操作系統對內存是分級定義的，從物理地址空間到虛擬地址空間，再分為用戶態和內核態。應用內存調優分析的時候，還需要分解到虛擬地址、Ark JS的內存、NATIVE的內存、字體圖標等資源、So的映射、線程棧等，這些都屬于內存觀測的范圍。

HiViewDFX提供了HiDumper工具，作用是系統信息查詢，它提供了系統版本、CPU占用率、內存以及Sa信息，開發者可以使用HiDumper來分析應用的內存（如下圖）。

開發者分析內存比較關注的是Ark JS Heap以及NATIVE Heap、Pss、Dirty這些指標，如果程序有內存泄漏或者一般的內存膨脹的問題，可以看到這些值會不斷變大。

HiDumper查看內存信息示意圖

如果應用要在程序中監控內存，可以使用這組HiDebug接口（如下列代碼所示），前三個接口是NATIVE內存分配器的統計信息，可以獲取NATIVE分配器的總大小、分配大小和可用大小，后三個接口是從系統Smaps獲取的統計信息，注意這兩個信息不是一個維度上的，不能做數據的等同，在使用場景上也有差異。

// API
declarenamespacehidebug{
functiongetNativeHeapSize():bigint;
    function getNativeHeapAllocatedSize(): bigint;
functiongetNativeHeapFreeSize():bigint;
functiongetPss():bigint;
functiongetSharedDirty():bigint;
functiongetPrivateDirty():bigint;
}

HiDebug接口示意圖（左右滑動）

分配器的信息經常用于統計程序中對Native內存的分配情況，不代表這些內存實際被使用，這部分內存是開發者可以控制且可以進行優化的。

而系統Smaps統計信息，常用于程序感知自身內存的實際占用大小，這個大小經常受到分配器延遲釋放、系統延遲回收、Copy-on-write、分配器MetaData額外損耗等，造成統計出來的內存信息和分配器控制的內存不完全等同，往往不能作為內存優化的直接依據，而是作為內存壓力統計的依據。

四

如何進行內存調優分析

我們通過信息查詢得知了內存的大小信息，那么如何進行內存分析呢？

如下圖所示，右側部分是開發者使用Insight進行分析的樣例。

首先分析泳道圖上的內存曲線，得到三類數據，JS、Native和虛擬內存，它們采集的分配信息基本都比較相似。例如，圖中分配信息部分，名字和調用棧，是區分一塊內存的重要信息，地址和大小是一塊內存的基本信息。引用關系可以幫助我們建立內存之間的關系樹，幫助我們更快找到內存的引入點。分配時間則可以幫助開發者了解哪些內存會長時間存留，長時間存留的內存是需要重點關注的。

內存分析數據采集原理圖

另外，雖然虛擬內存在64位上可能不是一個痛點問題，但是在32位程序上經常會導致問題。32位程序的地址空間只有4GB，如果是32位內核，那么用戶態一般情況只有3GB地址空間，這種情況下開發者需要關注虛擬內存的使用情況，HarmonyOS的做法是在Mmap的地方進行Hook，拿到分配的調用棧，并且對系統映射的絕大多數匿名頁都進行了命名。因此不論是文件頁還是匿名頁，在分配信息中都能看到頁的命名信息，這對于內存分析非常有幫助。

以上就是HiViewDFX提供的可靠性和性能優化調試調優能力的相關介紹了，歡迎廣大開發者使用HiViewDFX框架來開發一個高可靠高性能的應用！

END

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