本文系个人经验分享,并不提供任何推荐或指导。

都是搭载高通骁龙 8 Gen1,有的厂商可以配合高刷新率屏幕和非线性动画实现顺滑的操控体验,有的国际大厂则依然还在卡顿的边缘徘徊——显然,同样的 SoC 交给不同的 Android 厂商调校,最终呈现给消费者的体验也是截然不同的。

正是因为同样的原因,早年不少 Android 玩家都会自己动手,通过修改内核性能配置的方式满足自己对性能和体验的极致追求,更换系统内核 对 Android 玩家而言自然也成了家常便饭,超频跑分、降压省电,各类玩法数不胜数。

不过随着 通用内核镜像的引入 以及 Magisk 的崛起,第三方内核早已不再是我们摆脱厂商单一性能调度的唯一方法。

如果你想为自己的 Android 设备芯片量身定制一套更加符合自己使用习惯和实际需求的「游戏规则」,愿意为续航牺牲些许富余性能、让 CPU 变得更有能效比,今天我们要介绍的 Magisk 模块 Uperf 就是当下最受欢迎的选择之一。

又要马儿跑,又要少吃草

Uperf 是一个开源的 Magisk 模块,主要作用是控制手机的 CPU 性能,它由酷安人气开发者 yc9559(下简称 yc)维护,在好几位「老大哥」的基础之上演进而来,包括 cpufreq-interactive-optperfd-optqti-mem-opt 等等。

这些局限于「体感」「玄学」的早期社区性能调控模块,因为不像 Android 厂商那样拥有完整且准确的芯片测试数据,不少玩家对其实际作用也是半信半疑。随着 Android 的现代化,性能调度/RAM管理不再由某几个内核参数决定,各家推出不同的性能配置文件也让 CPU 性能调优变得更加复杂——好在 yc 坚持了下来,截至今日,单 Uperf 这个项目就已经持续维护了两年半,并且还在最近催生出了拥有自定义调控动态屏幕刷新率的新项目 dfps(后续再聊了)。

坚持自己的爱好并勇于开源贡献,我个人对于 yc 是怀有敬意的。

当今的 Uperf,在思路上和当今主流手机厂商的对性能的调校目的已经非常相似了:又要马儿跑得快,又要马儿尽可能少吃草。不同的是出于商业因素手机厂商鲜少公开自己的秘方;Uperf 作为开源项目,则在文档开放、自定义友好程度和方案设计上带来了如下优势:

  • 模块代码开源:且配有非常详细的原理说明文档配置解读文档
  • 使用灵活:预置 4 种不同的性能档位可供选择,且支持分应用配置、重点场景优化(待机、应用启动等);
  • 适用面广:基本覆盖了主流的 SoC 型号,支持 Magisk 模块安装和 Root 权限手动配置;
  • 原理上相对科学:尽可能选择能效比较高的「甜点频率」、对触摸操作优化等。

为处理器找到「甜点频率」

在全球变暖的趋势下,用户也希望手里的设备能凉快一些,让设备性能可调可控的需求自然也逐渐凸显。所以在 Uperf 受到玩机社区青睐的同时,手机厂商也在跟进类似的需求。比如 One UI 最近也在新机中就设立了只对芯片生效的「低功耗」档性能模式,通过降低 CPU 最高频率并采用更保守的性能释放策略,来实现省电降温的目的。

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谢谢戴老师提供截图

降低频率虽然可以省电,带来的性能损失又该如何弥补?这里就要聊到「投入产出比」这个概念了。

在大多数人的理解中,CPU 频率和性能收益的关系都是成正比的,但现实的情况却是在频率提升到一定高度后,获得的性能收益会出现明显衰减。

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从极客湾的数据来看,主流芯片都存在类似的规律

在这种性能收益出现明显衰减的临界点,如果我们略微降低处理器的最高频,就会获得类似「牺牲 10% 性能,获取 20% 的能耗收益」的效果。在旗舰芯片上,这点降频对于日常「刷刷刷」类用户来说影响甚微。

所以如果我们有足够的数据,能够找到那个性能收益最大化的「甜点频率」,自然就能在维持相对性能的同时大幅减少能耗。这就是 Uperf 所谓「甜点频率」的理论来源。

手机厂商们当然也知道这件事:以我手上同样采用骁龙 730G 芯片的两款手机来说,Galaxy M51 开启性能限制后,大核心的最高频也刚好限制在 1555Mhz;Pixel 4a 在 Google 原厂调度下,大核心会尽可能踩中 1555Mhz 这个点。而我们使用 Uperf 也会获得类似的频率点分布:

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那 Uperf 是怎么做到的呢?这里简单讲解一下 Uperf 的部分原理,对于原理不关心的读者朋友可以跳过。

首先,上个章节提到了「足够的芯片数据」来寻找甜点频率,因此对于适配了的 SoC 型号,Uperf 会内置一张频率表,记录了当前芯片在各个频率上的性能和功耗。这张表并不代表绝对事实,比起在芯片实验室测得的数据也会有误差,但其精度足够提供一定的指导。

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获取到所需的数据后,剩下的就是三步走:

  1. 禁用手机上的其他性能调度机制;
  2. 获取到手机目前的性能需求;
  3. 根据需求和目前的性能配置提升/降低频率。

一台手机上的性能调度是典型的「一山不容二虎」,因此 Uperf 会禁用手机厂商设置在系统中的性能调度服务或是温度控制服务。

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截图来自项目代码

整个流程中,最难以完美实现的是第二步。Uperf 在这里采用的是「持续监测」的办法,同时尽可能优化这个环节的性能开销:

  • 大部分使用场景中,尽可能以甜点频率为基准采用保守参数。
  • 对于触摸事件,和系统框架一样监听某个目录下的变动,可以获知触摸屏的报点、路径、速度等信息,进一步判断是点击还是划动,给出对应的频率提升。
  • 对于屏幕息屏,采用监听系统唤醒锁的形式(系统在切换到息屏状态时,系统唤醒锁中的显示类会发生变化)。
  • 对于切换应用、开启应用、解锁屏幕,则是采用监测系统进程 ActivityManager 的形式,提前放在大核心运行。
  • 对于 Android 底层负责所有帧渲染和提交的进程 Surfaceflinger,则交给配套模块 Sfanalysis,在发生可能的卡顿之时就通知提升频率。
  • 对于其余的重负载场景等实在没有便捷监测方法的情况,就使用脚本轮询,来决定是继续升高频率还是降低频率。

最后则是第三步,其实 Uperf 的前身 WIPE、perfd-opt 已经玩得炉火纯青了:把要设定的值不断写入系统参数,比如把某个任务固定到大核心执行、调整核心的最高频率或最低频率等。

简单了解一下工作原理后,也不难理解为何在 EAS 成为主流、CPU 普遍采用 schedutil 调度器的今天,Uperf 却要坚持使用 powersave 调度器(维持在最低频),以及一般开机后就不会变的 CPU 最大频率、最小频率却在时时刻刻发生变化。这些都是 Uperf 正在工作的标志。

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需要注意的是,相对于厂商的方案,Uperf 并非一定是更优选择,更谈不上完美无缺,它只是一个 Android 玩家才有的新增可选项。该消耗的电量还是会消耗,改进频点的选择也只是尽可能让电消耗得更「性价比」一些。在我看来,厂商的调度方案或许不是体验最好的,但可能是比较稳定、省心的选择;而想要更大范围的自由度,或是厂商提供的体验不够优秀,才考虑 Uperf,我称它为「玩家的选择」,just for fun。

定制属于你的 Uperf 方案

其实写到这里,文章就该结束了,剩下来要做的事情就是去 Uperf Github 项目的 发布页 下载对应的模块文件、刷入、重启,然后享受冷静下来的手机。但我还是生怕我贫瘠的文笔掩盖了 Uperf,因此增加了本章节的赘述,主要分享我使用 Uperf 中的体验和观察。

既然是一套「量身定制」的调度算法,至少厘清两点:

  1. 设备要多流畅
  2. 续航持续多久

以我个人为例,几年前的我觉得「流畅无所谓、续航第一位」;如今我天天两点一线通勤,反而觉得「流畅优先,亮屏续航五小时就行」。

Tip:CPU 只是忠实完成派给它的每一份任务,真要追求显著省电,还是要靠减少应用后台活动、减少手机使用时间入手。

选流畅还是选续航,其实并没有绝对的黑白分明,觉得够流畅了就把芯片的余力转为续航,就是那么简单。

确保 Uperf 正确运行

安装模块文件并重启后,Uperf 会在内置存储/Android/yc/uperf 文件夹下创建默认配置文件、日志文件等,我们首先关注 uperf_log.txt 日志文件,检查 Uperf 运行状况。同目录下的 uperf.json 配置文件定义了 Uperf 的行为,一般来说不需要修改,使用 yc 预定义的即可,高级玩家可阅读文档后自行试验。perapp_powermode.txt 分应用性能配置文件我们后面会讲到。所有带有 .bak 后缀的文件并不生效,只作备份用。

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如何检查 Uperf 是否正确运行是大部分新手玩家都会问到的问题。很简单:打开 uperf_log.txt 日志文件,时间戳后会附有一个大写字母代表日志的等级,如果均显示 I (Information)而非 W (Warning)或 E(Error),则说明 Uperf 主模块运行正常。如果你安装了 sfanalysis 附属模块,还会额外显示一行 SfAnalysis connected 代表联动成功(当前版本下 ssAnalysis 安装后不会有任何提示)。

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关注那一长串的 I,那就意味着 Uperf 正常运行

大部分报错都是因为装用的第三方内核修改过调度导致不兼容,或另外安装了类似的性能调度类 Magisk 模块造成冲突。如果我们修改分应用性能配置文件,无需重启手机,Uperf 会实时应用新的设置,这些改动也会反映在 uperf_log.txt 文件中。

考虑增配附属模块

Uperf 有两个附属模块:sfanalysisssanalysis,模块名中的 sf 是上文 Surfaceflinger 的缩写,ss 则是 systemserver 的缩写,这两个模块都是为了补上 Uperf 无法覆盖、造成卡顿的场景。对于普通用户和重视流畅度的用户,我的建议和开发者的一致:推荐安装 sfanalysis,可以极大减少掉帧频率(当然也会支出相对应的额外功耗);如果遇到了桌面动画掉帧,再考虑安装 ssAnalysis。

在 Uperf 预制的性能配置中,性能释放从保守到激进排序为 powersave、balance、fast、performance。Uperf 单独使用时,每一档性能释放的区别较为显著,体感上甚至能猜个八九不离十;但是安装 sfanalysis 各个调度间的区别就不怎么明显,对于续航的提升也会变得有限。个人经验,仅供参考。

分应用性能配置

而在这份 perapp_powermode.txt 配置文件中,则可让我们分别设置全局的性能配置以及个别应用中的配置。以下是 Uperf 预置的配置:

com.miHoYo.Yuanshen fast # 原神的包名,指定原神使用 fast 配置
- balance # 息屏下使用 balance 配置
* balance # 全局默认使用 balance 配置

上文提到的 powersave、balance、fast、performance 四个预置档位中,powersave 和 balance 都有比较严格的性能限制,偏省电向;fast 的性能限制宽松,适合在手机游戏时使用;performance 基本没有性能限制,也因此对散热有较高要求,适合平板等散热压力较小的设备。

如果觉得当前的设备运行某个应用频繁遇到卡顿,或是遇到可能是因为性能不足造成的问题,则可考虑将其提升到更激进的一档。perapp_powermode.txt 规则格式非常简单,即应用包名(package name)带上空格后指定性能配置,在 perapp_powermode.txt 一行一个添加:

com.tencent.mm powersave # 此处插入评价:使用 powersave 配置
com.robertodoering.harpy.pro fast # 刷推起码的流畅:指定 Harpy pro 使用 fast 配置
co.wordupapp.app fast # 应用性能太差:指定 WordUp 使用 fast 配置
com.tencent.tmgp.supercell.brawlstars fast # 荒野乱斗不接受卡顿,使用 fast 配置

应用包名的获取我这里便不多赘述了,常见的应用管理类工具基本都可查看,我自己使用的是黑阈和 App Manager

附录:我遇到过的问题

在把玩期间,发现几台搭载了 LineageOS 的 Pixel 无法激活 sfanalysis 模块,不知道是谁的锅,但手动执行一下模块目录的脚本又能正常运行了,于是我添加了开机执行一段脚本再手动激活模块脚本一次:

sh /data/adb/modules/sfanalysis/post-fs-data.sh
sh /data/adb/modules/sfanalysis/service.sh

结语

我关注 Uperf 其实也有年头了,最近几个月才开始将它奉若至宝,作为主力使用。它的问题在我看来主要是这几点:

  • 先天资源很少,比如测得的频率数据,某个频率下的能耗、性能等,这些数据应该是不如手机厂商从芯片厂拿到的精准。每颗芯片也有体质上的不同,而 Uperf 是预置的「标准数据」;
  • Uperf 是系统外部的、通用性很强的模块,比起手机厂商要做的 hook 难度会高很多,不得已的轮询方式相比可能显得不那么高效(亮屏静置下的耗电可能会稍稍高一些);
  • 场景针对性很强,但部分遗漏的场景下就会遭遇性能不佳,比如我经常遇到打开微信小程序偏慢的情况(没有触摸事件)以及其他零零碎碎偶发的小卡顿。

折腾到最后,我发现 Google 官方的调度其实相当出色,算是理想的状态,Tensor 芯片之外的 Pixel 用户其实可以不必安装 Uperf。同时我也发现了旗舰芯片对于我这种轻度用户来说,有相当大的性能余裕可以转化为续航能力,在 Wi-Fi 下获得超过 10 小时的亮屏续航。我没有办法提供可以直接「抄作业」的现成方案,而是希望通过分享我的一些实用心得后,大家可以基于自己的设备情况和自身性能需求设定。

所以,祝大家玩得愉快!