Android Audio Throttle分析

本文介绍了Android系统中为防止音频播放underrun问题而引入的Throttle机制。Throttle主要在播放线程中用于控制数据流速度,通过节流避免在开始播放或从pause到resume时因driver缓冲区为空导致的快速写入引发的underrun。通过对Threads.cpp的ThreadLoop中的代码分析,解释了Throttle的工作原理和作用。

最近在跟踪一个接usb声卡播放ring类型的卡顿问题,跟踪的过程中看到Throttle机制,下面说一下我看到的Throttle及对Throttle的理解。

 

首先,要弄清一个概念:underrun(underflow),其实还有一个叫overrun(overflow)的,两者统称为xrun,关于xrun可以分为三个层次来说,就是硬件层、驱动层和frameworks层。这三个层次都分别会产生xrun,关于xrun,后面专门来记录一下,本文主要说Throttle,这里只说一下underrun和overrun分别是什么?

 

Underrun(underflow),buffer underrun or buffer underflow is a state occurring when a buffer fed with data at a lower speed than the data is being read from it。就是说生产者生产和速度比消费者的速度要慢,也通俗点说是写入ringbuffer比读的要慢,导致读不到数据。

 

Overrun(overflow),与Underrun是相反的状态,就是读比写的速度要慢。更详细的描述,将用不同的篇章来记录。

 

Throttle一般是在播放线程在使用到的,也是Android为了预防underrun出现而加入的一种机制,出现的文件主要是Threads.cpp的ThreadLoop中,主要的作用是节流,控制整个数据流的速度,通过代码分析:

// Check if we want to throttle the processing to no more than 2x normal rate

mThreadThrottle = property_get_bool("af.thread.throttle", true /* default_value */);

// 通过一个属性来控制开关,默认是开的,所以以下mThreadThrottle = true

mThreadThrottleTimeMs = 0;

mThreadThrottleEndMs = 0;

mHalfBufferMs = mNormalFrameCount * 1000 / (2 * mSampleRate);

// 第一行 google给出的注释,节流控制其数据流的速度不超过Normal Rate的2倍

// 实际上,是可以去调的

 

if (mThreadThrottle

&& mMixerStatus == MIXER_TRACKS_READY // we are mixing (active tracks)<

<think>好的,我现在需要帮助用户分析他们提供的Android系统日志中的AudioFlinger相关条目。首先,用户给出了一系列日志行,都涉及mixer的throttle beginend事件,包含时间戳、deltaMs、需要睡眠的时间以及实际的throttle时间。我需要解释这些日志的含义,并说明可能的原因影响。 首先,我应该回忆一下Android系统中AudioFlinger的作用。AudioFlinger是Android的音频服务,负责音频流的混合输出。当有多个应用同时播放音频时,AudioFlinger的mixer线程会将这些音频流混合成一个,然后发送到硬件进行播放。如果mixer处理不及时,可能会导致音频卡顿或者延迟,这时候系统可能会进行节流(throttle)来控制负载。 接下来看具体的日志条目。每条日志都包括时间戳、进程ID(856)、线程ID(1391),以及mixer实例的地址。throttle beginend之间的日志显示了系统在调节mixer线程的活动。例如,第一行“throttle begin: ret(16384) deltaMs(4) requires sleep 17 ms”中的ret(16384)可能是指返回的音频帧数,deltaMs是自上次处理以来的时间差,而requires sleep是系统计算需要休眠的时间,以调节处理速度,防止过载。 需要确认ret(16384)的具体含义。16384可能代表缓冲区的大小,单位是帧数。在音频处理中,每个帧通常包含若干样本,具体取决于音频格式。例如,16位立体声每个帧有2个样本。缓冲区的大小直接影响处理时间延迟。如果系统处理完16384帧后,发现处理时间比预期快或者慢,就会调整sleep时间,确保下次处理在合适的时间进行,避免CPU过载或欠载。 deltaMs(4)可能表示自上次处理结束到这次处理开始的时间间隔,即处理间隔为4毫秒。但根据实际处理情况,系统可能需要调整sleep时间。比如,如果处理速度过快,可能会导致CPU使用率过高,因此需要增加sleep时间;反之,如果处理速度过慢,导致缓冲区欠载,可能需要减少sleep时间。但这里的例子中,deltaMs为4,需要sleep 17 ms,可能意味着系统需要延长处理间隔,以降低CPU负载。 在throttle end日志中,throttle time(17)表示实际休眠了17毫秒,与begin中的requires sleep一致。这说明系统成功按照计算的时间进行了休眠,从而调节了mixer线程的处理速度,避免资源过度使用。 接下来,我需要分析这些日志出现的可能原因。常见的原因包括高CPU负载、音频处理任务过重、系统资源争用等。当mixer线程处理音频数据时,如果系统其他部分占用了大量CPU资源,可能导致mixer无法及时完成任务,从而触发节流机制,增加休眠时间,确保整体系统稳定。此外,如果音频缓冲区设置不当,或者有高延迟的音频处理链,也可能导致需要频繁调节。 另外,用户提供的日志中,不同的deltaMs值(4,9,3,9,6)对应的sleep时间(17,12,18,12,15)是否有规律?例如,当deltaMs较小(如3或4)时,sleep时间较长(17或18),而当deltaMs较大(如9)时,sleep时间较短(12)。这可能意味着当处理间隔较短时,系统需要更长的休眠来平衡负载;而处理间隔较长时,可以适当减少休眠时间。这可能是在动态调整,以维持稳定的处理节奏,避免处理间隔波动过大,影响音频流畅性。 此外,16384这个固定的返回值可能代表每次处理的帧数,这可能与音频缓冲区的大小有关。例如,如果音频采样率是48kHz,每个帧的持续时间是1/48000秒,那么16384帧大约是341毫秒的数据。但实际处理中,系统可能分块处理,每次处理一定数量的帧,以避免延迟过高。如果每次处理时间超过预期,就需要调整sleep时间,确保下次处理不会积压。 可能的影响方面,适当的节流是正常的系统调节机制,旨在平衡性能功耗。但如果频繁出现较大的throttle时间(如17、18毫秒),可能表明系统音频负载较高,或者存在性能瓶颈。这可能导致音频延迟增加,甚至出现卡顿,尤其是在需要低延迟音频处理的应用中,如游戏或实时音频处理。 总结来说,这些日志反映了AudioFlinger在动态调节mixer线程的处理频率,以确保音频处理不会过度占用CPU资源,同时保持流畅的音频输出。如果用户遇到音频延迟或卡顿的问题,可能需要进一步检查系统负载、音频缓冲区设置,或者优化应用的音频处理逻辑,减少资源占用。</think>这些日志条目来自Android音频系统核心服务AudioFlinger的调试信息,反映了音频混合线程(mixer thread)的动态节流调节机制。以下是关键分析步骤: **一、日志结构解析** 每条日志均包含三个核心参数: - `ret(16384)`: 表示本次音频帧处理量(16384帧,约341ms@48kHz采样率) - `deltaMs(X)`: 表示距离上次处理的间隔时间(单位:毫秒) - `requires sleep Y ms`: 系统计算的预期休眠时间 实际休眠时间通过`throttle end`中的`throttle time(Y)`验证 **二、节流机制触发条件** 当满足以下公式时触发调节: $$实际处理间隔 < 预期周期 \Rightarrow 增加休眠时间$$ $$实际处理间隔 > 预期周期 \Rightarrow 减少休眠时间$$ **三、日志示例计算** 以第一条日志为例: ``` deltaMs(4) requires sleep 17 ms throttle time(17) ``` 表示: - 系统检测到仅用4ms就完成了本应耗时$\frac{16384}{48000} \times 1000 \approx 341ms$的音频帧处理 - 为防止CPU空转,强制休眠17ms来维持时间轴对齐 **四、潜在问题诊断** 1. **高CPU负载特征**:若频繁出现`deltaMs < 5`且`sleep > 15ms`,表明其他进程正在争抢CPU资源 2. **缓冲区异常**:固定`ret(16384)`可能暗示缓冲区配置不合理,需检查音频参数: $$缓冲区大小 = \frac{帧数}{采样率} \times 通道数 \times 位深$$ **五、优化建议** 1. 使用`systrace`工具监测`AudioMixer`线程状态 2. 检查`/vendor/etc/audio_policy.conf`中的`frame_count`配置 3. 分析`/proc/asound/card*/pcm*p/sub*/status`获取精确的硬件延迟数据 这些调试日志显示系统正在进行正常的动态负载均衡,但若伴随音频卡顿,建议重点关注CPU调度策略及实时线程优先级设置。
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