通过 SRUM 数据库对各个应用的耗电量进行分析的工具报告（附源码）

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已于 2025-07-28 11:22:01 修改

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文章标签： windows c++ 数据库 c语言 visual studio

于 2025-07-22 17:10:51 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_43284805/article/details/149541420

一、引言

1.1 文档目的

本文档旨在规范SRUM（System Resource Usage Monitor，系统资源使用监控）耗电量分析工具的设计标准、功能边界及实现规范，为工具的开发、维护及扩展提供统一依据。

1.2 工具背景

SRUM是Windows系统内置的资源使用监控机制，记录了进程的资源消耗（如CPU、磁盘、网络等）。本工具通过解析SRUM数据（借助powercfg /srumutil命令导出），结合进程信息、注册表应用数据及快捷方式解析，实现应用程序耗电量的量化分析与报告生成，帮助用户识别高耗电应用。

1.3 适用范围

本工具适用于Windows 10及以上系统，支持对本地进程的耗电量进行周期性监控、分析及报告输出，可用于系统优化、能耗管理等场景。

二、工具设计概述

2.1 整体架构

工具采用分层设计，分为**数据采集层**、**数据处理层**、**报告生成层**及**存储与输出层**，各层职责清晰、接口标准化。

2.2 核心组件

组件名称	核心职责	实现类/模块
SRUM数据采集器	调用`powercfg`生成SRUM数据（CSV格式）	`SrumPowerAnalyzer::GenerateSrumData`
进程信息枚举器	获取系统进程的路径、描述、产品名等信息	`SrumPowerAnalyzer::EnumAllProcesses`
应用信息解析器	从注册表、快捷方式提取应用名与路径映射	`RegAppInfo`相关工具类、`BuildExeToAppNameMap`
数据处理器	解析CSV、归一化进程名、计算时段耗电量	`ParseCsvFile`、`NormalizeDisplayName`、`GenerateReport`
报告生成器	按时间段生成结构化报告，支持文件与控制台输出	`SaveReportToFile`、`PrintReportToConsole`
周期调度器	控制分析任务的周期性执行，支持启停管理	`StartAnalysis`、`StopAnalysis`、`RunPeriodically`

三、功能模块详解

3.1 数据采集层

3.1.1 SRUM数据生成

功能描述：通过调用Windows系统命令powercfg /srumutil /output <路径>生成包含进程资源消耗的CSV文件（临时存储于系统临时目录）。
标准化要求：
- 临时文件命名格式：srumutil_<时间戳>.csv（时间戳格式：YYYYMMDD_HHMMSS）。
- 若命令执行失败（返回非零退出码），需记录错误日志并跳过本次分析。

3.1.2 进程信息采集

功能描述：枚举系统所有进程，获取进程ID（PID）、父进程ID（PPID）、完整路径、描述信息及产品名。
实现方式：
- 调用CreateToolhelp32Snapshot枚举进程，通过OpenProcess+QueryFullProcessImageNameA获取进程路径。
- 从可执行文件的版本资源中提取FileDescription和ProductName（通过GetFileVersionInfoA+VerQueryValueA）。
标准化要求：
- 进程路径需统一转换为小写、反斜杠（\）分隔格式（如c:\program files\app\app.exe）。

3.1.3 应用信息补充采集

功能描述：从注册表及快捷方式中提取应用名与可执行文件的映射关系，用于进程名归一化。
采集来源及优先级：
- 桌面快捷方式（CSIDL_DESKTOP、CSIDL_COMMON_DESKTOPDIRECTORY）：解析.lnk文件获取目标路径与应用名。
- 开始菜单快捷方式（CSIDL_STARTMENU、CSIDL_COMMON_STARTMENU）：补充桌面未覆盖的应用。
- 注册表（HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Uninstall及HKCU对应路径）：提取DisplayName、InstallLocation、DisplayIcon（主程序路径）。

3.2 数据处理层

3.2.1 SRUM数据解析

功能描述：解析CSV格式的SRUM数据，提取进程名、总耗电量（mWh）及最后更新时间戳。
关键字段映射：
- 进程名：CSV第1列（需去除引号）。
- 总耗电量：CSV第26列（转换为double类型，单位mWh）。
- 时间戳：CSV第3列（支持YYYY-MM-DDTHH:MM:SS或YYYY-MM-DD HH:MM:SS格式，转换为time_t）。
过滤规则：仅保留.exe进程（不区分大小写），且耗电量>0、时间戳有效（>0）的数据。

3.2.2 进程名归一化

功能描述：将原始进程名（如app.exe）映射为用户易理解的应用名（如“微信”），解决“同一应用多进程路径不同”的问题。
归一化优先级（从高到低）：
- 桌面/开始菜单快捷方式中记录的应用名。
- 注册表中匹配的DisplayName。
- 可执行文件的ProductName（版本资源）。
- 可执行文件的FileDescription（版本资源）。
- 原始进程名（.exe后缀保留）。
缓存机制：使用线程安全缓存（display_name_cache_）存储归一化结果，减少重复计算（缓存键为原始进程路径，值为归一化名称）。

3.2.3 时间分段统计

功能描述：按预设时间段（过去6小时、12小时、24小时、7天）统计各应用的总耗电量，并计算占比。
统计规则：
- 时间段内的应用耗电量为该时段内所有相关进程记录的耗电量总和。
- 仅保留占比超过阈值（默认2.0%）的应用，减少报告冗余。

3.3 报告生成层

3.3.1 报告数据结构

统一采用TimePeriodReport结构体存储单时间段报告数据，包含：

struct TimePeriodReport {
    std::string period_name;          // 时间段名称（如“过去6小时”）
    time_t start_time;                // 开始时间（时间戳）
    time_t end_time;                  // 结束时间（时间戳）
    double total_power;               // 总耗电量（mWh）
    double threshold_percentage;      // 筛选阈值（%）
    std::vector<std::pair<std::string, double>> top_processes;  // 应用名-占比（%）
};

3.3.2 报告输出格式

文件输出：
- 路径：用户指定目录（默认工具所在目录），文件名格式：SRUM_Analysis_<时间戳>.txt（时间戳为分析执行时间）。
- 内容：包含分析时间、数据时间范围、各时段总耗电量、应用排行（含名称、耗电量、占比、路径）。
控制台输出：
- 格式与文件输出一致，需支持UTF-8编码（通过SetConsoleOutputCP(CP_UTF8)设置）。

3.4 存储与维护

3.4.1 临时文件管理

生成的SRUM临时CSV文件（srumutil_<时间戳>.csv）需在分析完成后自动删除，避免磁盘占用。

3.4.2 过期报告清理

定期（每次分析前）清理输出目录中超过2天的报告文件（通过CleanupOldFiles实现），文件名需以SRUM_Analysis_为前缀。

四、功能标准化规范

4.1 数据格式标准

时间戳：统一使用time_t类型（秒级），格式化字符串采用YYYY-MM-DD HH:MM:SS（如2025-07-22 15:30:00）。
耗电量单位：固定为毫瓦时（mWh），保留2位小数。
路径格式：统一转换为小写、反斜杠（\）分隔，去除引号（如"C:/Program Files/App.exe"→c:\program files\app.exe）。

4.2 接口规范

4.2.1 核心类接口

SrumPowerAnalyzer类提供标准化接口，参数与返回值需严格遵循：

接口名	功能	参数	返回值
`StartAnalysis`	启动周期性分析	`interval_minutes`（分析间隔，分钟）、`output_dir`（报告输出目录）	无
`StopAnalysis`	停止分析	无	无
`GenerateReport`	生成单时段报告	原始数据、当前时间、时段长度（秒）、时段名称、筛选阈值（%）	`TimePeriodReport`

4.2.2 辅助工具接口

reg_appname_utils模块提供注册表应用信息解析接口，需满足：

接口名	功能	参数	返回值
`EnumUninstallApps`	枚举注册表中的应用信息	无	`std::vector<RegAppInfo>`（应用列表）
`FindAppNameFromRegByExePath`	按进程路径查找注册表应用名	进程路径、注册表应用列表	应用名（空字符串表示未找到）

4.3 异常处理规范

系统调用失败（如OpenProcess、RegOpenKeyExA）：需记录错误码（通过GetLastError）及详细信息（如“获取进程路径失败，PID=1234”）。
文件操作失败（如无法创建报告文件）：需输出错误日志并跳过本次操作，不中断整体流程。
数据解析失败（如CSV格式异常）：跳过无效行，继续解析其余数据。