智能手機電流與事件信息的同步監(jiān)測方法
【專利摘要】一種智能手機電流與事件信息的同步監(jiān)測方法。包括：將智能手機與PC通過數(shù)據(jù)線相連，PC端通過硬件監(jiān)測設(shè)備收集智能手機的電流數(shù)據(jù)；智能手機端通過運行后臺程序收集智能手機的事件信息；將PC端與智能手機端收集到的數(shù)據(jù)進行同步；所述的數(shù)據(jù)同步，指的是將智能手機的事件信息對應(yīng)到相應(yīng)的電流采樣點；將監(jiān)測到的同步結(jié)果在PC上顯示出來。利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以有效地揭示智能手機應(yīng)用使用過程中電流變化背后的原因，從而可以分析智能手機應(yīng)用的能耗行為，并對能耗開銷比較大的應(yīng)用提出優(yōu)化方案。
【專利說明】智能手機電流與事件信息的同步監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種智能手機能耗監(jiān)測與分析方法，具體涉及一種基于智能手機電流與智能手機事件信息同步的監(jiān)測與分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]智能手機憑借其便利性和強大的功能得到了越來越廣泛的普及。隨著智能手機的發(fā)展，配置不斷提升，支持的功能也越來越復(fù)雜，同時由于大尺寸屏幕逐漸成為主流，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越多，智能手機的能耗問題日益 嚴重。而智能手機電池技術(shù)并沒有取得太大的突破，雖然目前的智能手機電池相比于幾年前有了一些容量上的提升，但是依舊無法滿足智能手機日益增長的能耗需求，于是能耗問題成為了限制智能手機性能的主要因素。
[0003]現(xiàn)實生活中，很多智能手機用戶都在抱怨電量掉的太快，尤其是Android系統(tǒng)，但是往往又不知道這些電到底用到了哪里。對于研究能耗的人來說，也希望找到電量消耗的瓶頸，然后進一步給出優(yōu)化解決方案。
[0004]在智能手機能耗的輔助研究工具方面，已經(jīng)有人做過一些相關(guān)工作。比如基于智能手機硬件和系統(tǒng)活動的能耗研究工具AppScope (ChanminYoon,....AppScope:Application energy metering framework for androidsmartphones using kernel activity monitoring.USENIX, 2012),以及基于智能手機系統(tǒng)調(diào)用的能耗研究工具Eprof(Abhinav Pathak,....Where is the energy spent inside myapp?Fine gained energy accounting on smartphones with eprof.EuroSys, 2012)等。
[0005]相對于內(nèi)部建模，另一種分析智能手機能耗行為的方法是通過硬件設(shè)備直接讀取智能手機的電流變化情況。
[0006]監(jiān)測智能手機的電流變化情況時，很多研究人員都會使用類似Monsoon PowerMonitor的監(jiān)測系統(tǒng)，雖然可以看到很詳細的電流變化情況，卻無法知道電流變化的原因。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種方便直觀的能耗監(jiān)測與分析方法，解決硬件監(jiān)測工具只能得到各個采樣點的電流值，而無法知道電流變化時智能手機內(nèi)部發(fā)生了哪些事件的問題。
[0008]本發(fā)明的原理是:在使用硬件工具監(jiān)測智能手機電流信息的同時，運行后臺程序來收集智能手機的事件信息，并使用一種同步策略，保證時間上的同步。
[0009]本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下:
[0010]一種智能手機電流與事件信息的同步監(jiān)測方法，包括如下步驟:
[0011]A.將智能手機與PC通過數(shù)據(jù)線相連，PC端通過硬件監(jiān)測設(shè)備收集智能手機的電流數(shù)據(jù)；
[0012]B.智能手機端通過運行后臺程序收集智能手機的事件信息；
[0013]C.將PC端與智能手機端收集到的數(shù)據(jù)進行同步；所述的數(shù)據(jù)同步，指的是將智能手機的事件信息對應(yīng)到相應(yīng)的電流采樣點；
[0014]D.將監(jiān)測到的同步結(jié)果在PC上顯示出來。
[0015]其中，步驟A中，使用Monsoon Power Monitor來監(jiān)測電流數(shù)據(jù)；利用MonsoonPower Monitor提供的控制臺程序PowToolCmd,使用命令行來控制Monsoon Power Monitor采樣的開始與結(jié)束；然后通過對數(shù)據(jù)文件的處理，得到所需的[時間，電流值，電壓值]這三個數(shù)據(jù)。
[0016]步驟B的實現(xiàn)方法為:
[0017](I)對于用戶操作事件，在當前屏幕顯示的界面上建立ー個透明的附加功能層，當用戶通過觸屏或按鍵對當前屏幕界面進行操作時，該附加層會接收到用戶的操作信息，以此來收集觸屏和按鍵信息；
[0018](2)對于硬件狀態(tài)信息，根據(jù)硬件設(shè)備的不同，選擇以下幾種不同的方式獲取:
[0019]2.1)通過Android提供的API得到；
[0020]2.2)通過讀取系統(tǒng)配置文件獲??；
[0021]2.3)有一些設(shè)備，其狀態(tài)改變時，系統(tǒng)會發(fā)出廣播，對于這類硬件設(shè)備，需要為服務(wù)注冊接收器，并通過相應(yīng)的過濾器得到所需的信息；
[0022](3)對于系統(tǒng)調(diào)用信息，使用監(jiān)測Linux系統(tǒng)調(diào)用的工具來實現(xiàn)。
[0023]步驟C中，使用基于特征匹配的異步方式對智能手機事件信息和電流采樣信息進行同歩。
[0024]步驟D中，以圖形的方式在PC端顯示監(jiān)測到的同步結(jié)果。
[0025]所述的同步監(jiān)測方法，主要監(jiān)測以下幾個硬件設(shè)備的情況:CPU、屏幕、WIF1、藍牙、網(wǎng)絡(luò)、GPS、音量、信號強度和數(shù)據(jù)傳輸；為了降低工具的運行對智能手機整體能耗的影響，設(shè)定每隔一段實際那收集一次上述硬件的狀態(tài)信息。
[0026]所述的同步監(jiān)測方法，通過軟件方法給智能手機CPU—個短時間的計算密集任務(wù)，使計算時的電流值明顯高于之前的平均電流值，從電流采樣數(shù)據(jù)中找到這個跳躍點；PC端通過找到這個的電流變動來實現(xiàn)同歩。
[0027]本發(fā)明的有益效果:利用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，可以有效地掲示智能手機應(yīng)用使用過程中電流變化背后的原因，從而可以分析智能手機應(yīng)用的能耗行為，并對能耗開銷比較大的應(yīng)用提出優(yōu)化方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1本發(fā)明的總體框架。
[0029]圖2數(shù)據(jù)同步的標識。
[0030]圖3實例的運行效果截圖。
[0031]圖4對360手機衛(wèi)士的測試效果截圖。
[0032]圖5本發(fā)明所述方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明提出的技術(shù)方案的總體框架如圖1所示，流程參見圖5。
[0034]A.將智能手機與PC (個人電腦)通過數(shù)據(jù)線相連，PC端通過硬件監(jiān)測設(shè)備收集智能手機的電流數(shù)據(jù)。
[0035]這里使用Monsoon Power Monitor來監(jiān)測電流數(shù)據(jù)?？梢岳肕onsoon Power
Monitor提供的控制臺程序-PowToolCmd,使用命令行來控制Monsoon Power Monitor采
樣的開始與結(jié)束。然后通過對數(shù)據(jù)文件的處理，可以得到所需的(時間，電流值，電壓值)這三個數(shù)據(jù)。
[0036]B.智能手機端通過運行后臺程序收集智能手機的事件信息。
[0037]我們將Android手機事件分為兩大類，包括上層的用戶操作和硬件狀態(tài)的改變，以及底層的系統(tǒng)調(diào)用。
[0038](I)用戶操作:主要包括觸屏和按鍵操作。用軟件方法在當前屏幕顯示的界面上建立一個透明的附加功能層，當用戶通過觸屏或按鍵對當前屏幕界面進行操作時，該附加層會接收到用戶的操作信息，以此來收集觸屏和按鍵信息。
[0039](2)硬件狀態(tài):有些硬件設(shè)備信息可以通過Android提供的API得到；有些則需要讀取系統(tǒng)配置文件；還有一些設(shè)備，其狀態(tài)改變時，系統(tǒng)會發(fā)出廣播，因此需要為服務(wù)注冊接收器(繼承BroadcastReceiver的類實例)，并通過相應(yīng)的過濾器得到所需的信息。
[0040]主要監(jiān)測以下幾個硬件設(shè)備的情況:CPU、屏幕、WIF1、藍牙、網(wǎng)絡(luò)、GPS、音量、信號強度和數(shù)據(jù)傳輸。為了降低工具的運行對智能手機整體能耗的影響，可以設(shè)定每隔Is (這個時間可以修改設(shè)定)收集一次上述硬件的狀態(tài)信息。
[0041](3)系統(tǒng)調(diào)用:由于Android系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核，因此可以使用監(jiān)測Linux系統(tǒng)調(diào)用的工具來實現(xiàn)。
[0042]我們選擇使用strace進行系統(tǒng)調(diào)用信息的監(jiān)測，strace可以跟蹤到一個進程產(chǎn)生的系統(tǒng)調(diào)用，包括參數(shù)，返回值，執(zhí)行消耗的時間等。
[0043]C.將PC端與智能手機端收集到的數(shù)據(jù)進行同步。
[0044]數(shù)據(jù)同步，就是將智能手機的事件信息對應(yīng)到相應(yīng)的電流采樣點。
[0045]使用基于特征匹配的異步方式對智能手機事件信息和電流采樣信息進行同步。我們通過軟件方法給智能手機CPU —個短時間的計算密集任務(wù)，使計算時的電流值明顯高于之前的平均電流值，于是就可以從電流采樣數(shù)據(jù)中找到這個跳躍點，如圖2所示。PC端通過找到這個的電流變動來實現(xiàn)同步。
[0046]D.將結(jié)果在PC上直觀地顯示出來。
[0047]電流數(shù)據(jù)和事件顯示方面，我們希望當鼠標移到某個監(jiān)測點時，可以顯示該點發(fā)生的具體事件。我們選擇使用Visifire來實現(xiàn)這樣的需求，Visifire是一個支持Silverlight和WPF的功能強大的數(shù)據(jù)可視化圖表控件。
[0048]下面通過實例對本發(fā)明做進一步說明。
[0049]實施例1:
[0050]根據(jù)本發(fā)明提出的技術(shù)方案，我們實現(xiàn)了一個帶事件信息的電流監(jiān)測工具。其運行效果如圖3所示。
[0051]可以看到，該工具不僅顯示了電流值的變化情況，同時提供了采樣點的事件信息。其中包括各種設(shè)備的狀態(tài)信息，以及執(zhí)行的系統(tǒng)調(diào)用的情況。
[0052]我們使用該工具，對若干個應(yīng)用進行了測試，這里以360手機衛(wèi)士為例，分析說明工具的效果。如圖4所示。[0053]根據(jù)圖4中虛線框的內(nèi)容,我們可以看到,在7.8秒工具監(jiān)測到socket、connect、sendmsg和close等系統(tǒng)調(diào)用。通過這些系統(tǒng)調(diào)用的信息，我們可以分析出360手機衛(wèi)士在7.8s的時候,使用socket與rpc_server進行了一次完整的通信。同時,我們也看到智能手機的電流值也開始明顯變大，從265.1lmA上升到308.75mA。于是我們可以分析出這次通信是導(dǎo)致智能手機電流值上升的原因。
【權(quán)利要求】
1.一種智能手機電流與事件信息的同步監(jiān)測方法，其特征是，包括如下步驟: A.將智能手機與PC通過數(shù)據(jù)線相連，PC端通過硬件監(jiān)測設(shè)備收集智能手機的電流數(shù)據(jù)； B.智能手機端通過運行后臺程序收集智能手機的事件信息； C.將PC端與智能手機端收集到的數(shù)據(jù)進行同步；所述的數(shù)據(jù)同步，指的是將智能手機的事件信息對應(yīng)到相應(yīng)的電流采樣點； D.將監(jiān)測到的同步結(jié)果在PC上顯示出來。
2.如權(quán)利要求1所述的同步監(jiān)測方法，其特征是，步驟A中，使用MonsoonPowerMonitor來監(jiān)測電流數(shù)據(jù)Power Monitor提供的控制臺程序PowToolCmd,使用命令行來控制Monsoon Power Monitor采樣的開始與結(jié)束；然后通過對數(shù)據(jù)文件的處理，得到所需的[時間，電流值，電壓值]這三個數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的同步監(jiān)測方法，其特征是，步驟B的實現(xiàn)方法為: (1)對于用戶操作事件，在當前屏幕顯示的界面上建立一個透明的附加功能層，當用戶通過觸屏或按鍵對當前屏幕界面進行操作時，該附加層會接收到用戶的操作信息，以此來收集觸屏和按鍵信息； (2)對于硬件狀態(tài)信息，根據(jù)硬件設(shè)備的不同，選擇以下幾種不同的方式獲取: 2.1)通過Android提供的API得到； 2.2)通過讀取系統(tǒng)配置文件獲??； 2.3)有一些設(shè)備，其狀態(tài)改變時，系統(tǒng)會發(fā)出廣播，對于這類硬件設(shè)備，需要為服務(wù)注冊接收器，并通過相應(yīng)的過濾器得到所需的信息； (3)對于系統(tǒng)調(diào)用信息，使用監(jiān)測Linux系統(tǒng)調(diào)用的工具來實現(xiàn)。
4.如權(quán)利要求1所述的同步監(jiān)測方法，其特征是，步驟C中，使用基于特征匹配的異步方式對智能手機事件信息和電流采樣信息進行同步。
5.如權(quán)利要求1所述的同步監(jiān)測方法，其特征是，步驟D中，以圖形的方式在PC端顯示監(jiān)測到的同步結(jié)果。
6.如權(quán)利要求3所述的同步監(jiān)測方法，其特征是，主要監(jiān)測以下幾個硬件設(shè)備的情況:CPU、屏幕、WIF1、藍牙、網(wǎng)絡(luò)、GPS、音量、信號強度和數(shù)據(jù)傳輸；為了降低工具的運行對智能手機整體能耗的影響，設(shè)定每隔一段實際那收集一次上述硬件的狀態(tài)信息。
7.如權(quán)利要求4所述的同步監(jiān)測方法，其特征是，通過軟件方法給智能手機CPU—個短時間的計算密集任務(wù)，使計算時的電流值明顯高于之前的平均電流值，從電流采樣數(shù)據(jù)中找到這個跳躍點；PC端通過找到這個的電流變動來實現(xiàn)同步。
【文檔編號】H04M1/24GK103501372SQ201310437249
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】郭耀, 申鵬, 陳向群 申請人:北京大學