Android性能启动优化——IO优化进阶

IO优化

1、启动过程不建议出现网络IO。

2、为了只解析启动过程中用到的数据，应选择合适的数据结构，如将ArrayMap改造成支持随机读

写、延时解析的数据存储结构以替代SharePreference。

这里需要注意的是，需要考虑重度用户的使用场景。

补充加油站：Linux IO知识

1、磁盘高速缓存技术

利用内存中的存储空间来暂存从磁盘中读出的一系列盘块中的信息。因此，磁盘高速缓存在逻辑上属于

磁盘，物理上则是驻留在内存中的盘块。

其内存中分为两种形式：

在内存中开辟一个单独的存储空间作为磁速缓存，大小固定。

把未利用的内存空间作为一个缓沖池，供请求分页系统和磁盘I/O时共享。

2、分页

存储器管理的一种技术。

可以使电脑的主存使用存储在辅助存储器中的数据。

操作系统会将辅助存储器（通常是磁盘）中的数据分区成固定大小的区块，称为“页”（pages）。

当不需要时，将分页由主存（通常是内存）移到辅助存储器；当需要时，再将数据取回，加载主存

中。

相对于分段，分页允许存储器存储于不连续的区块以维持文件系统的整齐。

分页是磁盘和内存间传输数据块的最小单位。

3、高速缓存/缓冲器

都是介于高速设备和低速设备之间。

高速缓存存放的是低速设备中某些数据的复制数据，而缓冲器则可同时存储高低速设备之间的数

据。

高速缓存存放的是高速设备经常要访问的数据。

4、linux同步IO：sync、fsync、msync、fdatasync

为什么要使用同步IO？

当数据写入文件时，内核通常先将该数据复制到缓冲区高速缓存或页面缓存中，如果该缓冲区尚未写

满，则不会将其排入输入队列，而是等待其写满或内核需要重用该缓冲区以便存放其他磁盘块数据时，

再将该缓冲排入输出队列，最后等待其到达队首时，才进行实际的IO操作—延迟写。

延迟写减少了磁盘读写次数，但是却降低了文件内容的更新速度，可能会造成文件更新内容的丢失。为

了保证数据一致性，则需使用同步IO。

sync

sync函数只是将所有修改过的块缓冲区排入写队列，然后就返回，它并不等待实际磁盘写操作结束

再返回。

通常称为update的系统守护进程会周期性地（一般每隔30秒）调用sync函数。这就保证了定期冲

洗内核的块缓冲区。

fsync

fsync函数只对文件描述符filedes指定的单一文件起作用，并且等待磁盘IO写结束后再返回。通常

应用于需要确保将修改内容立即写到磁盘的应用如数据库。

文件的数据和metadata通常存放在硬盘的不同地方，因此fsync至少需要两次IO操作。

msync

如果当前硬盘的平均寻道时间是3-15ms，7200RPM硬盘的平均旋转延迟大约为4ms，因此一次IO操作

的耗时大约为10ms。

如果使用内存映射文件的方式进行文件IO（mmap），将文件的page cache直接映射到进程的地址空

间，这时需要使用msync系统调用确保修改的内容完全同步到硬盘之上。

fdatasync

fdatasync函数类似于fsync，但它只影响文件的数据部分。而fsync还会同步更新文件的属性。

仅仅只在必要（如文件尺寸需要立即同步）的情况下才会同步metadata，因此可以减少一次IO操

作。

日志文件都是追加性的，文件尺寸一致在增大，如何利用好fdatasync减少日志文件的同步开销？

创建每个log文件时先写文件的最后一个page，将log文件扩展为10MB大小，这样便可以使用

fdatasync，每写10MB只有一次同步metadata的开销。

2.10 磁盘IO与网络IO

磁盘IO（缓存IO）

标准IO，大多数文件系统默认的IO操作。

数据先从磁盘复制到内核空间的缓冲区，然后再从内核空间中的缓冲区复制到应用程序的缓冲区。

读操作：操作系统检查内核的缓冲区有没有需要的数据，如果已经有缓存了，那么直接从缓存中返

回；否则，从磁盘中返回，再缓存在操作系统的磁盘中。

写操作：将数据从用户空间复制到内核空间中的缓冲区中，这时对用户来说写操作就已经完成，至

于什么时候写到磁盘中，由操作系统决定，除非显示地调用了sync同步命令。

以上讲解部分Android性能优化中的IO优化部分，除了这些还有启动优化、卡顿优化、UI优化等等技术。了解更多可以前往

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文末

优点

在一定程度上分离了内核空间和用户空间，保护系统本身安全。

可以减少磁盘IO的读写次数，从而提高性能。

缺点

DMA方式可以将数据直接从磁盘读到页缓存中，或者将数据从页缓存中写回到磁盘，而不能在应用程序

地址空间和磁盘之间进行数据传输，这样，数据在传输过程中需要在应用程序地址空间（用户空间）和

缓存（内核空间）中进行多次数据拷贝操作，这带来的CPU以及内存开销是非常大的。

磁盘IO主要的延时（15000RPM硬盘为例）

机械转动延时（平均2ms）+ 寻址延时（2~3ms）+ 块传输延时（0.1ms左右）=> 平均5ms

网络IO主要延时

服务器响应延时 + 带宽限制 + 网络延时 + 跳转路由延时 + 本地接收延时（一般为几十毫秒到几千毫秒， 受环境影响极大）