iOS instruments trace文件解析方案

前言

    已很少写文章，不过这次感觉有必要写一下。因为：

    1. 这个方案通过debug逆向得来，很有参考意义。

    2. iOS这方面资料非常少，做这块时，无论国内外，翻遍了google，baidu都没太多合适的资料。

    故此，我觉得把整个流程记录下来，你可以认为这是一次iOS instruments的debug之旅。

问题起因

    最近做iOS性能测试，要监控一段时间内App的CPU占用和网络流量。遗憾的是，iOS instruments提供的Activity Monitor和Network模板并不满足我的需求。在UI工具中，Activity Monitor只提供了CPU瞬时值，Network也只提供了总流量，它们均不提供采集样本值。

    由于iOS闭源，放出的资料又少，故解决此问题的方案屈指可数：

    （1）. 设备越狱，通过后台守护进程采集数据。

        - 缺陷：新设备无法越狱。

    （2）. 在产品中嵌入性能数据采集模块。

        - 缺陷：我不倾向在产品中嵌入测试模块；另外，该方案对第三方产品也失效。

    （3）. 从instruments结果文件（.trace）中尝试获取样本值。

        - 缺陷：能不能做都不知道…

    因方案1，2有硬伤，故选方案3尝试。

    其实，我开始时也并不确定trace文件包含样本数据，但instruments可通过trace文件恢复监控过程的柱状图，它给了我继续这个方向的信心。

   

     而从trace文件获取样本值，有2个方向：

     （1）分析trace结构，获取明文数据

          - trace其实是文件夹，但里面文件内容均为二进制，遂放弃......

     （2）通过Undocumented API解析trace文件

          - 由于instruments可以解析trace文件，那么（2）方法是一定可行的，问题是怎么找到相关的Undocumented API。

Undocumented API可行性确认

     Lucky，我同事发现了这玩意：TraceUtility，它一个是获取Time Profiler样本值的工具（那作者也和我一样遇到这种蛋疼问题......），并且Readme中找到重要线索：

     （1）所需的Undocumented API在/Applications/Xcode.app/Contents/Applications/Instruments.app/Contents/Frameworks：

          DVTInstrumentsFoundation.framework

          InstrumentsPlugIn.framework

     （2）Instruments模板以PlugIns形式存在于

          /Applications/Xcode.app/Contents/Applications/Instruments.app/Contents/PlugIns

TraceUtility源码分析

    项目就2个文件：

        InstrumentsPrivateHeader.h: Undocumented API和Undocumented数据结构声明。

        main.m：样本数据提取主流程。

深入Debug分析

     然而TraceUtility仅用于获取Time Profiler样本数据，并不能满足我获取CPU和网络流量样本的要求。

     我需要解决的问题是：

     （1）确定instruments处理类。

     （2）从处理类中读出样本数据。

     1. 确定instruments处理类

     方式很简单，在loadDocument后，debug变量trace._baseInstruments

    

    

    对比图1、2，XRSamplerInstrument=>XRSamplerRun，XRActivityInstrument=>XRActivityRun？，XRNetworkingInstrument=>XRNetworkingRun？；

    在另一个github项目class-dump-o-tron， 搜到了相关信息：XRSamplerRun.h，然而在ActivityPlugin.xrplugin下却没找到XRActivityRun.h，而是XRActivityInstrumentRun.h（大Apple的命名能统一点嘛……）；在XRNetworkingPlugIn.xrplugin下，找到了XRNetworkingRun.h；

     2. 读取trace样本数据

    （1）CPU样本结果

        debug变量run._data，发现了样本数据

       

        TraceUtility使用了Undocumented API获取数据，而我在XRActivityInstrumentRun.h没找到相关API，直接通过反射获取吧。

       

        至此，CPU样本数据获取完成。

    （2）网络流量样本结果

   

    XRNetworkRun和XRActivityInstrumentRun对象属性不一样，没有_data，但_saveActivityQueries中有段sql，初步预估这玩意用了localdb，但db类型未明。另外，估计_saveInstrumentUUID应该db文件。

    然后cat 2A183EAD-5B9C-45DD-B2BA-D63DCD1165D4看下，因为文件可能会在头部加注类型信息，cat结果如下：

   

    捕获SQLite文件一个……接下来的事情就是分析表结构了，没什么难度，不作详述了。至此，网络流量样本数据获取完成。

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补充部分-20160424

　　关于以上代码，我的实施是在xcode7.2上，但到了xcode7.3，出现些坑爹问题:

　　在调用PFTLoadPlugins时候，出现crash，如下：

　　意思是，在xcode7.3后，PFTLoadPlugins()调用了applicationDirectoryName，但在调用applicationDirectoryName前，必须先调用initializeApplicationDirectoryName。而PFTLoadPlugins没有帮我们做init，所以呢，crash了！！！

　　解决方案：自己动手调用.....

　　（1）加载DVTFramework。

　　　　位置：/Applications/Xcode.app/Contents/SharedFrameworks

　　　　原因：initializeApplicationDirectoryName在该库中...

　　（2）在.h文件增加

　　　　@interface DVTDeveloperPaths : NSObject
　　　　　　+ (void)initializeApplicationDirectoryName:(id)arg1;
　　　　@end

　　（3）在main.m中，PFTLoadPlugins()前增加：

　　　　id test = @"../../../../../../../Applications/Xcode.app/";
　　　　[DVTDeveloperPaths initializeApplicationDirectoryName:test];

　　完成以上步骤后，PFTLoadPlugins()可以正常执行！