应用程序启动速度的优化

大家好，又见面了，我是全栈君

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

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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:

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 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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