如何评估移动GPU性能：以及4个需要了解的Android GPU 本地性能测试工具

众所周知，Android终端基本都配有GPU；无论手机还是VR，AR设备，GPU在其中扮演了越来越重要的地位。

当我们拿到一款GPU时，我们最关心的就是性能了。

不服跑个分。跑分是目前最常见的测试性能的方式。

1）我们最熟悉的GPU benchmark测试就是曼哈顿3.0\3.1测试了；

2）安兔兔的3D测试也是一个不错的例子，但是注意应用版本，不同版本总分是不同的。

可以说这个方法基本还是可靠的，但是缺点也是存在的：

1）GPU Benchmark的测试会尽量排除CPU带来的影响，但实际游戏中很可能并非如此，因此跑分与实际的运行环境表现迥异。另外与台式机不同，台式机中显卡游戏测试比较成熟，3A大作中耗CPU的，耗GPU的，耗RAM的都能找到一堆。但Android生态上就很难找到类似场景；（这个问题不在这篇文章讨论，会在后续文章中介绍）

2）在了解了具体参数之后，我们希望在本地能验证一下GPU具体的性能。可惜曼哈顿虽好，但是要翻墙，对于我们本地测试就非常麻烦。安兔兔负载不均衡，可能并不适合单一场景下的帧率和功耗测试；最重要的，如果GPU能力不强，比如高通8909平台，则安兔兔则可能仅有2,3帧的样子，根本无法有效测试正常场景下的表现。

基于上面的考虑，我们接下来介绍4个简单的Android GPU本地性能测试工具。

1. GPU渲染评估初期本地测试：Flatland**

在最初选定设备时（例如使用不成熟的驱动程序时），使用预定义（固定）的时钟和工作负载来测量每秒渲染的帧数 (fps)。这可以让我们清楚地了解硬件功能。

为了在规格设计阶段便于推究设备性能，可使用Flatland 工具。Flatland 依靠固定时钟，并显示可通过基于合成的工作负载实现的吞吐量。Flatland 使用 gralloc 缓冲区来模拟多窗口情景，用 GL 填充窗口，然后测量合成情况。

8909 vs 18xx测试结果分析：（提高GPU频率结果相当，因为GPU大部分情况是在高频跑的），可见8909仅适用于720P大小 ，而18xx可最大适用于1080P大小（尽管在SurfaceView->Home仍可能会有一点超时）。测试阶段为渲染，和合成无关，对于1881甚至必须关屏测试。

https://source.android.com/devices/graphics/implement

2. GPU合成评估本地测试：SurfaceComposition

绘制完成之后，我们也要考虑合成的情况，尽管我们一般采用HWC合成，但是GPU合成在某些场景下仍然是不可避免的。（但这一步的重要性低于flatten）

路径：android/frameworks/base/tests/SurfaceComposition

功能：测试保证在58fps以内的最大合成Surface的数量（格式可选）。

命令：手动打开应用测试或者使用cts测试方式

am instrument -w -r android.surfacecomposition/android.test.InstrumentationTestRunner

结果：

INSTRUMENTATION_STATUS: surface-allocation-performance-median-sps=112.55279399895551

INSTRUMENTATION_STATUS: surface-compoistion-bandwidth-gbps=0.9486905799147451

INSTRUMENTATION_STATUS: surface-compoistion-peformance-sps=4.7642438127286955

这次是测试通过的结果，代表可支持4.76层RGBA的合成（58fps以上），带宽0.94Gb/s

评估阶段结束，我们进入开发阶段。

3. OpenGLES 本地测试：fillrate、angeles、gl2_basic gl2_yuv

1. fillrate

   比较简单，就是循环绘制draw的命令，迭代多次分别绘制1次，2次…32次的吞吐量，可测试GPU是否带起成功。

2. gl2_basic

   非常简单，就是循环绘制一个三角形，60fps, Malit82x大约156M下46%的GPU利用率。因为负载比较均衡，因此可用于测试GPU功耗问题。

3. angeles

   以50fps的帧率，malit82x下624M下81-90%的利用率。

   负载不均衡，可在一定程度上进行压力测试，但没有deqp中压力测试效果好，因此其可以实现624M下GPU利用率99%-100%

4. gl2_yuv

   另外一个常用case，可用于测试YUV数据显示于屏幕之上，NV12各种格式测试，这个场景应用非常多，我将在另外一篇文章中单独介绍。

4. GPU API测试工具（同时支持压力测试）：DEQP

如果我们是OEM厂商，则我们同时还要关注GPU的兼容性与稳定性。这就需要Deqp模块了。（CTS也会测试相应API）

Deqp支持LINUX，WINDOW，ANDROID等平台，该文档仅介绍Android平台，具体可见下面链接：https://source.android.com/devices/graphics/testing

编译

目录：external/deqp

编译：mma –j12

环境准备：

安装APK：

adb –d install –r com.drawelements.deqp.apk

运行测试

1. 准备：

   adb –d forward tcp:50016 tcp:50016

   adb –d shell am start –n com.drawelements.deqp/.execserver.ServiceStarter

2. 执行测试：

   1）测试全部GLES2的API

   am start -n com.drawelements.deqp/android.app.NativeActivity -e cmdLine “deqp --deqp-case=dEQP-GLES2.* --deqp-log-filename=/sdcard/dEQP-Log.qpa --deqp-crashhandler=enable --deqp-watchdog=enable --deqp-gl-config-name=rgba8888d24s8”

   2）压力测试：–deqp-test-iteration-count可以修改，GPU利用率可达99-100%

   am start -n com.drawelements.deqp/android.app.NativeActivity -e cmdLine “deqp --deqp-case=dEQP-GLES2.stress.long.* --deqp-log-filename=/sdcard/dEQP-stress.qpa --deqp-watchdog=disable --deqp-gl-config-name=rgba8888d24s8 --deqp-test-iteration-count=500”

   3）旋转屏幕测试

   增加 --deqp-screen-rotation=90

结果分析

目前结果是文本文档，转换成csv或html格式需要编译linux或window版本。但仍然还可以分析一下结果。

• 通过可包括 Pass、NotSupported、QualityWarning 和 CompatibilityWarning。

• 失败可包括 Fail、ResourceError、Crash、Timeout 和 InternalError。

综上，如果你是OEM厂商，这些工具都会对你有帮助。如果你是终端厂商且GPU能力较强，则只有第3个工具对你有用，毕竟其他你也不用关心，如果GPU能力差些，则1, 2，3都会对你有所帮助。