CN115629952A - 一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，通过设计的高功耗测试集获得标准PC机的参考电池电量变化曲线，并通过在运行了安卓兼容环境的桌面***中执行高功耗测试集获取实际电池电量变化曲线，通过参考电池电量变化曲线与实际电池电量变化曲线的拟合分析实现了安卓兼容环境所在桌面***的标准电池的识别，进而基于标准电池的电量实现了安卓兼容环境的功耗和性能的控制。

Description

一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法
技术领域
本发明属于移动应用开发技术领域，具体涉及一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法。
背景技术
目前通常采用在桌面平台上安装安卓兼容环境的方式运行安卓应用，以解决安卓应用跨平台使用的问题，典型的安卓兼容环境主要包括安卓应用显示单元和安卓应用兼容服务，安卓应用显示单元用于在桌面操作***上实现安卓应用的用户界面，安卓应用兼容服务用于提供运行于桌面操作***上的安卓兼容环境，通过安卓应用显示单元与安卓应用兼容服务的相互配合实现安卓应用在桌面操作***上的有效运行，例如，现有安卓兼容环境的实现方案有xDroid，它包括xDroidUI和xDroidServer，xDroidUI为安卓应用显示单元，xDroidServer为安卓应用兼容服务。
现有安卓***提供了对电池的复杂管理机制，能够实现根据电池当前电量对功耗和性能的控制，此外，桌面***也提供了电池管理机制。笔记本等PC机上有的安装了电池，有的则没安装，当桌面***查询电池状态时可能会发现多个电池，这些电池中除了有笔记本标准电池之外还有BIOS、鼠标等设备所使用的电池，本文中的标准电池是指用于供给PC机运行的电池。这种情况下在桌面***中运行安卓兼容环境，则会导致安卓兼容环境无法从多个电池中正确地识别出PC机的标准电池，进而无法根据PC电池电量的当前状态正确地进行功耗和性能的控制，使安卓兼容环境的功耗分配不合理，缩短PC机的整体待机时间。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，能够实现基于桌面***标准电池电量的功耗控制。
本发明提供的一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，具体包括以下步骤：
步骤1、构建高功耗测试集，通过执行该高功耗测试集使计算机***进入高性能计算模式的同时采集电池的电量形成电池电量变化曲线；
步骤2、在基于不同指令集的标准PC机上执行所述高功耗测试集，将采集标准电池的电量得到的电池电量变化曲线作为参考电池电量变化曲线，所述标准电池是指PC机内用于没有交流电源时维持工作的电池；
步骤3、在使用安卓兼容环境的桌面***中，当检测到电源断电后，采用与步骤2相同的测试方式执行所述高功耗测试集，采集桌面***中所有电池设备的电量得到多条电池电量变化曲线作为实际电池电量变化曲线；通过拟合分析，与参考电池电量变化曲线最相似的实际电池电量变化曲线即为标准电池所对应的电池电量变化曲线；所述测试方式包括采用的测试用例及测试用例的执行顺序；
步骤4、根据步骤3确定的电池电量变化曲线获取标准电池的设备文件，安卓兼容环境根据设备文件中的电量执行标准的功耗控制流程。
进一步地，所述高功耗测试集中包括以下测试用例：CPU高功耗测试用例、I/O高功耗测试用例及GPU高功耗测试用例。
进一步地，所述CPU高功耗测试用例为：
T1.1、将CPU置为高性能模式；令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T1.2、分配用于存放CPU测试代码的测试内存，并将测试内存标记为可执行，将CPU测试代码复制到测试内存中；CPU测试代码包括分配内存块，将随机生成的数据填充到该内存块后，再将该内存块进行压缩，计算压缩后的内存块内数据的MD5值，再将数据解压后更新到内存块中，释放该内存块；
T1.3、执行CPU测试代码，执行完毕后释放测试内存；
T1.4、若测试时间不小于阈值则执行T1.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
进一步地，所述内存块的大小为不与内存对齐的较小值。
进一步地，所述I/O高功耗测试用例为：
T2.1、令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T2.2、打开磁盘设备，在该磁盘设备的尾部设定区域内随机生成地址；
T2.3、对于T2.2生成的每个地址执行：读取特定字节的数据保存为临时数据，将特定字节数量的全0数据写入当前地址，再将特定字节数量的全1数据写入当前地址，最后将临时数据写回当前地址；
T2.4、若测试时间不小于阈值则执行T2.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
进一步地，所述特定字节的大小为不与内存对齐的较小值。
进一步地，所述该磁盘设备的尾部设定区域为磁盘设备的尾部1/3空间处。
进一步地，所述GPU高功耗测试用例为：
T3.1、利用GPU的设置工具将GPU置为高性能模式；令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T3.2、创建应用窗口；对应用窗口执行设定次数的贴图操作，每次贴图操作均将纹理格式为压缩格式的3D贴图填充到应用窗口；
T3.3、若测试时间不小于阈值则执行T3.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
进一步地，所述3D贴图的大小为512*512*512，所述纹理格式为LUMINACE_ALPHA。
进一步地，所述测试方式为顺序执行所述高功耗测试集中的所有测试用例。
有益效果：
本发明通过设计的高功耗测试集获得标准PC机的参考电池电量变化曲线，并通过在运行了安卓兼容环境的桌面***中执行高功耗测试集获取实际电池电量变化曲线，通过参考电池电量变化曲线与实际电池电量变化曲线的拟合分析实现了安卓兼容环境所在桌面***的标准电池的识别，进而基于标准电池的电量实现了安卓兼容环境的功耗和性能的控制。
具体实施方式
下面列举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供的一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，其核心思想是：通过在基于不同指令集的计算机上分别执行高功耗测试集，记录电池电量变化曲线，作为参考电池电量变化曲线；在安卓兼容环境运行的桌面***中当检测到电源断电后运行高功耗测试集，记录电池电量变化曲线，作为实际电池电量变化曲线；通过对实际电池电量变化曲线与参考电池电量变化曲线进行拟合分析，确定所有电池中的标准电池；使安卓兼容环境根据标准电池的电量执行标准的功耗控制流程。
本发明提供的一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，具体包括以下步骤：
步骤1、构建高功耗测试集，通过执行该高功耗测试集使计算机***进入高性能计算模式，并同时采集电池的电量形成电池电量变化曲线。
本发明中，高功耗测试集可以包括CPU、I/O及GPU的高功耗测试用例。
其中，CPU高功耗测试用例为：
T1.1、将CPU置为高性能模式；令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T1.2、分配用于存放CPU测试代码的测试内存，并将测试内存标记为可执行，将CPU测试代码复制到测试内存中；CPU测试代码包括以下处理过程：分配大小为设定字节的内存块，将随机生成的数据填充到该内存块后，再将该内存块进行压缩，计算压缩后的内存块内数据的MD5值，再将数据解压后更新到内存块中，释放该内存块；
T1.3、跳转到测试内存进行执行，执行完毕后释放测试内存；
T1.4、若测试时间不小于阈值则执行T1.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
本发明通过不断地分配和释放测试内存，以防止存储在测试内存中的CPU测试用例被加载到Cache中执行，从而保证了以高功耗的模式执行CPU相关操作。
为了进一步地提高CPU高功耗测试用例的性能开销，本发明将内存块的设定字节的取值设置为不与内存对齐的较小值，例如3K或5K等，以避免数据与内存对齐进而增加内存碎片，增大内存管理开销。
I/O高功耗测试用例：
T2.1、令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T2.2、打开磁盘设备，在该磁盘设备的尾部设定区域内随机生成地址；
T2.3、对于T2.2生成的每个地址执行以下操作：读取设定字节的数据保存为临时数据，将设定字节数量的全0数据写入当前地址，再将设定字节数量的全1数据写入当前地址，最后将临时数据写回当前地址；
T2.4、若测试时间不小于阈值则执行T2.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
其中，可将磁盘设备的尾部设定区域设置为磁盘设备的尾部1/3空间处，还可将读取的设定字节的取值设置为不与内存对齐的较小值，例如3K或5K等，以避免数据与内存对齐进而增加内存碎片，增大内存管理开销。
GPU高功耗测试用例：
T3.1、利用GPU的设置工具将GPU置为高性能模式；令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T3.2、创建应用窗口；对应用窗口执行设定次数的贴图操作，每次贴图操作均将纹理格式为压缩格式的3D贴图填充到应用窗口；
T3.3、若测试时间不小于阈值则执行T3.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
为了防止3D贴图的纹理数据被加载到GPU的Cache中，本发明将3D贴图的大小设置为远大于GPU的Cache的大小的取值，例如512*512*512。此外，应用窗口的大小可设置为800*600，3D贴图的纹理格式可设置为LUMINACE_ALPHA，贴图操作的次数可为256次。
为了保证测试效率，本发明将上述每类测试用例中的测试时间设置为2秒钟。
其中，电池电量采集流程用于采集电池的电量形成电池电量变化曲线。具体可为：按照设定时间间隔采集电池的电量，记录时间与电量的对应关系，并形成电池电量变化曲线。
步骤2、在基于不同指令集的标准PC机上执行步骤1构建的高功耗测试集，将采集标准电池的电量得到的电池电量变化曲线作为参考电池电量变化曲线。其中，标准电池是指PC机内用于在没有交流电源的情况下维持PC机待机工作的电池。
为了进一步提高参考电池电量变化曲线的精确度，可在基于不同指令集的标准PC机上顺序执行本发明提供的测试用例。
步骤3、在使用安卓兼容环境的桌面***中，当检测到电源断电后，按照步骤2中的测试方式执行步骤1构建的高功耗测试集，并针对桌面***所具有的多种电池设备的电量分别采样得到多条电池电量变化曲线，将这些电池电量变化曲线均作为实际电池电量变化曲线；将实际电池电量变化曲线与参考电池电量变化曲线进行拟合分析，其中与参考电池电量变化曲线最相似的实际电池电量变化曲线即为桌面***的标准电池所对应的电池电量变化曲线。
具体来说，测试方式包括采用的测试用例，以及测试用例的执行顺序等。
步骤4、根据步骤3确定的电池电量变化曲线获取桌面***的标准电池的设备文件，将设备文件中的电量信息发送至安卓兼容环境，安卓兼容环境根据电量执行标准的功耗控制流程。
具体来说，可将标准电池的设备文件导入安卓兼容环境中，并令安卓兼容环境的电池管理服务读取设备文件中的电量信息，再根据电量信息进行功耗与性能的控制。
实施例：
本实施例采用本发明提供的一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，在Linux***中基于xDroid实现了基于桌面***标准电池电量的功耗控制，具体包括以下步骤：
S1、在多种指令集（如ARM和x86）笔记本上，分别执行本发明构建的高功耗测试集，并记录电池电量变化曲线；将标准电池电量采集流程的采样时间设置为10毫秒，并以[时间，电量]的二元组格式记录数据，根据记录的数据生成参考电池电量变化曲线记为refBatteryLevelTrend。
S1.1、将CPU置为高性能模式。
具体来说，将CPU置为高性能模式的方式为：在Linux***中，通过将/sys/devices/system/cpu/cpu0/cpufreq/scaling_governor的值设置为“performance”；在Windows***中，通过将电源选项设置为“高性能模式”即可实现将CPU置为高性能模式。
S1.2、利用GPU的设置工具，将GPU置为高性能模式。
S1.3、持续执行CPU高功耗测试用例2秒钟，具体过程为：分配内存记为execMem，将execMem标记为可执行；将测试代码复制到execMem中，并跳转到execMem开始执行，执行完毕释放execMem。
测试代码为：在内存中分配一个大小为16K的block；将随机生成的数据填充到block中；压缩block，计算压缩后block中数据的MD5值；解压block，将解压后的数据写入block；释放block。
S1.4、持续执行I/O高功耗测试用例2秒钟，具体过程为：打开磁盘设备，如/dev/sda；在磁盘设备的后1/3空间随机生成地址diskAddr，对于每一个地址执行测试代码。
测试代码为：读取1K数据到oldData；写入1K的全0数据到diskAddr；写入1K的全1数据到diskAddr；将oldData的数据写回diskAddr。
S1.5、执行GPU高功耗测试用例2秒钟，具体过程为：创建一个大小为800*600应用窗口；设定3D贴图的大小为512*512*512、纹理格式为是LUMINACE_ALPHA；将3D贴图向应用窗口执行贴图操作256次。
S2、修改安卓兼容环境桌面***端的xDroid服务，监视电源的插拔，当检测到电源第一次拔下后执行以下操作：
S2.1、将CPU置为高性能模式。
S2.2、利用GPU的设置工具，将GPU置为高性能模式。
S2.3、安装S1中的方式依次执行CPU高功耗测试用例2秒钟、执行I/O高功耗测试用例2秒钟、执行GPU高功耗测试用例2秒钟；对于桌面***端的所有电池设备均以每10毫秒采样一次的方式采集电池电量，再以[时间（从0开始），电量]为二元组记录电量信息，以该电量信息形成多条实际电池电量变化曲线，记为hostBatteryLevelTrend1、hostBatteryLevelTrend2、…、hostBatteryLevelTrendN。
S3、 分别比较hostBatteryLevelTrendN与refBatteryLevelTrend的曲线相似性，选定最相似的曲线，将其对应的电池设备的设备文件导入安卓环境，如/sys/class/power_supply/ BAT0。
S4、修改安卓框架的BatteryManager实现Host端电池电量的导入。
修改BatteryManager的电量读取API，在API返回前读取上一步导入的Host端的电池设备文件信息，并解析出电池电量等信息，填入BatteryStats。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于功耗拟合分析的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1、构建高功耗测试集，通过执行该高功耗测试集使计算机***进入高性能计算模式的同时采集电池的电量形成电池电量变化曲线；
步骤2、在基于不同指令集的标准PC机上执行所述高功耗测试集，将采集标准电池的电量得到的电池电量变化曲线作为参考电池电量变化曲线，所述标准电池是指PC机内用于没有交流电源时维持工作的电池；
步骤3、在使用安卓兼容环境的桌面***中，当检测到电源断电后，采用与步骤2相同的测试方式执行所述高功耗测试集，采集桌面***中所有电池设备的电量得到多条电池电量变化曲线作为实际电池电量变化曲线；通过拟合分析，与参考电池电量变化曲线最相似的实际电池电量变化曲线即为标准电池所对应的电池电量变化曲线；所述测试方式包括采用的测试用例及测试用例的执行顺序；
步骤4、根据步骤3确定的电池电量变化曲线获取标准电池的设备文件，安卓兼容环境根据设备文件中的电量执行标准的功耗控制流程。
2.根据权利要求1所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述高功耗测试集中包括以下测试用例：CPU高功耗测试用例、I/O高功耗测试用例及GPU高功耗测试用例。
3.根据权利要求2所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述CPU高功耗测试用例为：
T1.1、将CPU置为高性能模式；令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T1.2、分配用于存放CPU测试代码的测试内存，并将测试内存标记为可执行，将CPU测试代码复制到测试内存中；CPU测试代码包括分配内存块，将随机生成的数据填充到该内存块后，再将该内存块进行压缩，计算压缩后的内存块内数据的MD5值，再将数据解压后更新到内存块中，释放该内存块；
T1.3、执行CPU测试代码，执行完毕后释放测试内存；
T1.4、若测试时间不小于阈值则执行T1.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
4.根据权利要求3所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述内存块的大小为不与内存对齐的较小值。
5.根据权利要求2所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述I/O高功耗测试用例为：
T2.1、令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T2.2、打开磁盘设备，在该磁盘设备的尾部设定区域内随机生成地址；
T2.3、对于T2.2生成的每个地址执行：读取特定字节的数据保存为临时数据，将特定字节数量的全0数据写入当前地址，再将特定字节数量的全1数据写入当前地址，最后将临时数据写回当前地址；
T2.4、若测试时间不小于阈值则执行T2.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
6.根据权利要求5所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述特定字节的大小为不与内存对齐的较小值。
7.根据权利要求5所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述该磁盘设备的尾部设定区域为磁盘设备的尾部1/3空间处。
8.根据权利要求2所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述GPU高功耗测试用例为：
T3.1、利用GPU的设置工具将GPU置为高性能模式；令测试时间的初始值为0，启动计时，启动电池电量采集流程；
T3.2、创建应用窗口；对应用窗口执行设定次数的贴图操作，每次贴图操作均将纹理格式为压缩格式的3D贴图填充到应用窗口；
T3.3、若测试时间不小于阈值则执行T3.2；否则，停止电池电量采集流程，结束本测试流程。
9.根据权利要求8所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述3D贴图的大小为512*512*512，所述纹理格式为LUMINACE_ALPHA。
10.根据权利要求2所述的安卓兼容环境电池模拟方法，其特征在于，所述测试方式为顺序执行所述高功耗测试集中的所有测试用例。
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