apitrace原理分析及改进

作者：hws000（hws.000#163.com）
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出处：https://blog.simbot.net/index.php/2018/01/28/apitrace2/

前文对apitrace的使用方法做了简单介绍，本文将介绍它的实现原理，及对时戳系统的改进。

1.原理

1.1采集并记录数据

通过源码中的specs/glapi.py、retrace/glretrace.py等脚本，在编译时生成build/wrappers/glxtrace.cpp文件。此文件包含所有gl+glx的函数接口（内容见下图），这些函数会被编译成glxtrace.so，apitrace trace运行时glxtrace.so成为应用和OpenGL驱动之间的桥梁，同时将所有gl函数调用记录到.trace文件中。.trace文件中会记录各个参数的数值，包括指针类参数的内存数据。

1.2重现并记录执行时间

执行replay或qapitrace时会直接从.trace中读取数据，并依次执行记录的函数，从而将运行情况重现。在重现的过程中通过glGetQueryObjecti64vEXT(query.ids[GPU_DURATION], GL_QUERY_RESULT, &gpuDuration)函数获取gl函数的执行时间。CPU时戳通过query.cpuStart = getCurrentTime()，query.cpuEnd = getCurrentTime()获取，这个时戳是replay程序运行的当前时间。

1.3问题

由于CPU时戳是replay时获取的，实际上是从文件中读取记录数据并重放的时间，不是程序运行时真正调用gl函数时的时戳，不能表示CPU逻辑花费的时间。

2.改进

2.1对时戳的改进

知道了时戳不准确的原因改进其实很简单，采集数据的时间就是正确的CPU时戳，将此时戳记录到.trace文件中，replay时再从文件中读取即可。

2.2对qapitrace显示结果的改进

利用CPU时戳的改进结果，增加显示函数的耗时和每帧耗时。

2.3其它的改进

apitrace记录和重放数据时，会对每帧的结束做标识，认为glFlush、glFinish、glXSwapBuffers等函数是一帧的结束，在这些函数执行时调用frame_complete函数。到firefox56（貌似是。。。）时，不会调用glXSwapBuffers，不能正确识别每帧的结束位置，需要修改retrace/glretrace.py脚本并重新编译apitrace才行。

本文的修改可在目前最新的源码上编译通过，此处提供修改后的diff文件，从github上同步源码后执行git apply命令就会将修改合并，重新编译即可。
cputime-diff
gui-diff
other-diff