电源

IOS app电量测试方法调研

2019-07-14 00:05发布

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方法一——硬件检测

通过硬件 PowerMonitor 可以精准地获得应用的电量消耗。步骤如下：
  1. 拆开iOS设备的外壳，找到电池后面的电源针脚。
  2. 连接电源监控器的设备针脚
  3. 运行应用
  4. 测量电量消耗
下图展示了与iPhone的电池针脚连接的电源监控器工具。enter image description here可以参考：Using Monsoon Power Monitor with iPhone 5s。
  • 可以精准地获得应用的电量消耗。
  • 设备价格 $771.00 USD
  • 需要拆解手机
链接：https://www.jianshu.com/p/851b0acde9c3

方法二——instruments

步骤

1.iOS 设置选项 ->开发者选项－>logging －>start recordingenter image description here2.进行需要测试电量的场景操作后进入开发者选项点击stop recording3.将iOS设备和Mac连接4.打开Instrument，选择Energy Diagnostics5.选择 File > Import Logged Data from Deviceenter image description here6.保存的数据以时间轴输出到Instrument面板

缺点

　   1）进行电量测量时，必须断开iOS device和PC的连接，因此不能通过ui自动化测试的方式执行app操作；　　2）电量采样速率为1s／次，电量使用level为0-20，1/20：表示运行该app，电池生命会有20个小时；20/20：表示运行该app，电池电量仅有1小时的生命测试精确度为5%；　　3）电量测试数据只能通过Energy Diagnostics Instruments查看，不能导出为cvs文件，无法计算整体耗电量、平均耗电量，只能手动计算平均值 

方法三——api接口调用的方式

最初我们用到的是UIDevice类batteryLevel接口。这个接口只能获取到剩余电量百分比，目前世面上能见到的所有iOS系统版本都可用，如上文所提到的，他和系统界面上展示的值几乎没有区别，唯一不同的是，他是以mAh为单位计的，以这个值计算的剩余电量百分比，就是系统上显示的那个值。这样看来，这个接口也没有什么多大的意义。还得继续尝试。接着我们使用到的是IOKit中的IOPMPowerSource接口，私有接口，调用方式如下：  在iOS 10及以上的系统上，能获取到的信息如下：   看看关键信息：第三行CurrentCapacity是当前的剩余电量；第六行FullyCharged是否满电量；第八行IsCharging是否正在充电；第九行MaxCapacity最大电池容量；第十行Voltage当前电压。信息是多了一些，有当前电压值，有剩余电量。这个有什么用呢？我们先科普一点点小知识。首先，某一设备的电压，基本是在一定范围之内变动的，相对稳定的一个值。就像iPhone 6P的电压，基本是在4V上下。当电池剩余电量越少时，电压值会变得越小，但波动不大。电压过小时，可能会引起手机直接关机，这也是为什么有时还有20%电量，但手机却开不了机了。新的电池，电压波动会小一些，越是老化，电压波动可能越大。所以电压这个值能用来判断当前电池的健康度。然后是剩余电量2548，他的单位是mAh。手机电池常用类似1000mAh这样的标识，这不是具体的电量，光看这个值，能解理到的含义是，以1000mA的电流来放电，能放1小时。或者说，以200mA的稳定电流放电，能放5小时。但明显这样意义并不大。因为我们还不知道电池在工作时，会以多少mA的电流工作，所以也就不知道能用多久，我们想知道的是，电池到底还有多少电，这个才是一个具体的值。上面提过，电压是相对固定的，我们可以算出具体剩余多少电，以1000mAh，粗略计电压稳定为4V，根据公式计算得出W=U*I*t=4v*1000mAh=4000mWh。这个就是当前电池剩余的电量。当计算剩余电量的百分比的时候，用哪个值去算都一样了。以上是IOPMPowerSource接口在iOS10及以上系统上获取的信息。但事实上，在iOS 9及以前的系统上，能获取到更多更详细的信息，大部分是一些硬件的固定信息，对我们测试没有帮助。但也有一些其他有用的信息，比如说当前的温度，电流，都是很有用的信息，如下图:   温度能用来直接判断当前的发热情况，电流能直接判断当前的电池发电功率，都可以有效判断当前电池的使用状态。但是这个接口拿到的数据，仍然是不够具体，全是整机的电池情况，没有具体到某一个应用或是其他维度的电量统计。所以，还得继续摸索。这一次我们应用到的是BatteryUsageUI.bundle中PLBatteryUsageUIQuery，也是个私有接口。这里卖个关子，实现就不帖了，有心的同学可以根据我的关键字找到具体的东西。这个接口就厉害了，具体得说，他能拿到每一个APP的CPUGPU显示网络存储等前后台所有详细信息，一个巨大的表。   当我们探索到这一步时，激动不已，以为光明就在眼前了。可是事实却是，这个接口早在iOS9的第一个版本，就完全被封了，只能在iOS 8上的机子上拿到数据。而且经过多次确认后，我们发现，这个数据是每个小时才会更新一次，并不是实时的。但尽管如此，还是大大得增强了我们继续探索的信心，我们第一次获取到了每一个App的电量消耗情况，而且我们很确信，苹果iOS的电量排行榜，就是根据这些数据计算出来的。因为，我们在这之前，已经发现在越狱环境下有个工具，叫DetailedBatteryUsage，这个插件只做了一件事情，就是把系统设置里，电池的显示方式设置成了“2”，而默认的显示方式是“0”。设置为“2”以后，就可以在电池设置里看到很详细的信息，如下图： 
 
   跟我们用接口拿到的数据是一致的，所以我们确认电量排行榜数据来至于这个接口，而且，系统一直在调用这个接口在统计电量相关的信息，只是对用户而言不可见，而且接口也不可见。在越狱环境下能拿到这些数据，对我们定位问题已经有很大的帮助了，但是一方面这些数据是系统显示出来的，我们处理很不方便，效率也低，另一方面，这些数据只能在越狱的机器上拿到，而目前主流的系统都还是不能越狱的。我们不得不再进一步。 

方法四——iOS Diagnostics

  • 什么是iOS Diagnostics

iOS diagnostics 是iOS系统本身自带的一套诊断系统，在这个诊断系统中也记录了电量相关信息，这些信息以Sqlite的形式保存在本地，并定期传给苹果服务器，以供苹果相关人员分析。由此可以通过读取iOS系统记录的数据来进行电量测试，这个数据由iOS系统提供，并且记录了每个App的耗电量，故可以得到比较准确的耗电量信息。 苹果官网提供的电量诊断如图： 

  • 如何获取diagnostics的电量数据库

 

1. iOS10以上设备

通过查阅苹果官方的BugReport网站，发现有一项是：Battery Life。通过查阅官方文档发现，这个方式可以自己获取iOS 诊断的电量数据库详细信息，并通过itunes同步到本地，由此可以拿到相关的电量数据。苹果的官方说明：步骤如下：A. 使用开发者账号下载Profilehttps://developer.apple.com/services-account/download?path=/iOS/iOS_Logs/BatteryLife.mobileconfig，通过airDrop或者email安装到手机上。 B. 静置约半个小时，通过iTunes同步到电脑上C. 从电脑获取电量数据库文件对应目录如下：macos：~/Library/Logs/CrashReporter/MobileDevice/[Your_Device_Name]/Windows:C:Users[Your_User_Name]AppDataRoamingApple ComputerLogsCrashReporterMobileDevice [Your_Device_Name]D. 电量数据库以”Powerlog_”开头，以“.PLSQL” or “.PLSQL.gz”结尾 

2. iOS9及以下设备

提供一个思路：可以通过 mitmproxy(抓包工具) + diags://123456拦截接口的形式获得，接口：https://iosdiags.apple.com/ios/TestConfiguration/1.2  如下图： 

  • 电量数据库的解读与分析

     
拿到电量数据库之后，我们要做的就是通过数据库中存的电量信息来帮助我们分析实际App的耗电量。可以下载SqlLiteStudio.dmg来打开.plsql数据库文件。下载地址：http://sqlitestudio.pl/index.rvt?act=download下面是和电量相关的几个表：PLAccountingOperator_EventNone_Nodes记录了所有应用的noteIDPLAccountingOperator_Aggregate_RootNodeEnergy记录了每个noteID的电量消耗PLAppTimeService_Aggregate_AppRunTime记录了App的运行状态，一小时记录一次PLBatteryAgent_EventBackward_Battery记录了整机的电量变化，20秒记录一次（电压、电流、温度等等）PLBatteryAgent_EventBackward_BatteryUI记录了整机剩余电量百分比，20秒记录一次。（手机屏幕上显示的剩余电量正是基于这个数据）PLIOReportAgent_EventBackward_EnergyModel记录了IO相关的电量消耗（SoC、DRAM、IPS等等）PLSpringBoardAgent_Aggregate_SBNotifications_Aggregat记录了推送通知的时间和数量PLLocationAgent_EventForward_ClientStatus定位的相关信息 一方面我们可以获取整机的电量数据变化情况附：sql如下（SELECT datetime(timestamp, 'unixepoch', 'localtime') AS time, Level AS 电量百分比 FROM PLBatteryAgent_EventBackward_BatteryUI;）通过电量百分比数据可以获得整机在测试期间的电量变化趋势图。 同时，我们也可以精确获取到App在某个测试时间段的电量消耗。通过记录下操作场景的时间段，再读取数据库的数据，就可以精确获取该场景在该机器上的电量消耗情况。通过PLAppTimeService_Aggregate_AppRunTime 表获取到App的运行情况：根据App的运行情况从PLAccountingOperator_Aggregate_RootNodeEnergy这个表获取到App电量消耗情况： 这里就能很清楚的知道所测试的App在某个时间段详细的耗电信息，如2018-03-05上午10点测试某个app时的耗电：
  • 屏幕耗电：47284----56.97%
  • RestOfSOC耗电：9699----11.68%
  • CPU耗电：17472----21.05%
  • WIFI耗电：1995----2.4%
  • DRAM(内存)耗电：2649----3.19%
  • GPU耗电：3907----4.7%
 RootNodeID和设备名的对应关系是定义在数据表PLAccountingOperator_EventNone_Nodes里面的。通过如下sql可以关联查询出不同设备的具体耗电量。附：sql如下（SELECT datetime(a.timestamp, 'unixepoch', 'localtime') AS time, a.Energy, b.Name AS Device FROM PLAccountingOperator_Aggregate_RootNodeEnergy a,PLAccountingOperator_EventNone_Nodes b WHERE a.RootNodeID = b.ID AND NodeID = (SELECT ID FROM PLAccountingOperator_EventNone_Nodes WHERE name = "**.**.**"); 结合表PLBatteryAgent_EventBackward_Battery可以获得此段时间该设备详细的耗电情况：
附：sql如下（SELECT datetime(timestamp, 'unixepoch', 'localtime') AS time,Level AS 电量百分比,Voltage AS 电压,FullAvailableCapacity AS 最大容量,CurrentCapacity AS 当前容量,CycleCount AS 电池循环次数,Temperature AS 电池温度,*FROM PLBatteryAgent_EventBackward_Battery;） 由公式计算出该段时间的耗电量约：W=U*I*t （注意，公式中 I*t即为sql中查询出来的电容量）结合前面的耗电百分比得出该段时间App耗电：
  • 屏幕耗电：56.97%*W=493mWh
  • CPU耗电：21.05%*W=224mWh
  • Rest of SoC耗电：11.68%*W=107mWh
  • WIFI耗电：2.4%*W=26mWh
  • 内存耗电：3.19%*W=35mWh
  • GPU耗电：4.7%*W=57mWh
  • 平均电流约：273mA
  • 平均温度：32.2℃

通过ui自动化做电量测试的探索

我们知道锂电池充电分成三个阶段：预充，恒流，恒压。恒压阶段就是所谓的涓流充电。电量一般在80%左右往上，即进入恒压模式，此时充电速度会开始变慢，直到将电池充满。也就是说在电池电量低于80%时的恒流阶段，电量增加（充电速度）是匀速的。因此可以考虑将电池电量低于80%时，做UI自动化测试，然后将采集的电量数据除去充电补偿电量就可以得到测试阶段app的实际耗电量了。单位时间的充电补偿电量可以以同一测试手机连接同一电脑同一usb接口充电时电池容量从20%充电到70%的平均速度进行计算。

总结

iOS Diagnostics电量测试步骤：

1.装上对应的system debug证书；2.选定测试场景以及时长；3.记录开始时的剩余电量，执行测试，记录下哪个时间段对应的是哪个场景；3.执行测试完成后，精置半小时，取下系统的电量数据库，对该次测试的各个场景的耗电量做一个全面的评价。注意事项：1.给手机充放电，让手机剩余电量在我们预设的值——比如90%——每个场景测试开始时，保证手机都是这一电量；2.手机系统设置，一般要关注屏幕亮度、蓝牙、定位、通知消息、音量、其它后台应用等等，为排除对被测应用的影响，通常是全部关闭或调到最小即可。

iOS Diagnostics电量测试流程如下图：

参考文章

http://www.lyonanderson.org/blog/2014/02/06/ios-power-diagnostics/http://www.lyonanderson.org/blog/2014/11/05/ios-diagnostics-part-2/http://www.lyonanderson.org/blog/2014/11/13/ios-diagnostics-part-3/https://cloud.tencent.com/developer/article/1040416http://blog.csdn.net/m0_37890492/article/details/79103947

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