BootTracer

BootTracer 是面向 openKylin 2.0 SP2 桌面系统的启动性能分析与安全优化工具。它对内核完成后的系统启动、图形登录以及用户登录后的桌面可用阶段进行多轮采集，构建依赖关系和服务时间线，生成可解释的实验候选，并通过单变量实验、功能验证和回滚机制验证优化收益。

项目不会根据候选分数直接修改系统。任何正式优化都必须先证明性能收益，同时保证图形桌面、基础网络、声音、输入法、键盘和鼠标等能力正常工作。

项目亮点

• 自动采集 T0 至 T3 阶段时间、systemd、journal、用户服务、XDG 自启动和 D-Bus 激活证据。
• 对启动依赖、激活关系、阶段重叠和关键路径进行结构化分析。
• 使用多轮统计识别稳定候选、环境变化和异常轮次。
• 对候选进行只读身份解析、拓扑补证和风险审查。
• 执行可回滚的单变量实验，并自动完成多轮复测。
• 在正式应用中保存对象级快照，验证失败时立即恢复。
• 对桌面、网络、声音、输入法和输入设备执行完整性检查。

支持环境

当前仅支持以下环境：

• openKylin 2.0 SP2 x86_64 功能完整且干净的系统；
• VM虚拟机环境；
• 需要额外安装的依赖：Graphviz

其他发行版、物理机和经过深度定制的系统尚未纳入验证范围。

系统架构

启动采集
  -> 单轮结构化分析
  -> 多轮统计
  -> 候选过滤
  -> 只读身份、激活拓扑与安全补证
  -> 最终实验候选收敛
  -> 单变量实验
  -> 正式应用与完整性验证
  -> 多轮对照复测或回滚

目录结构

详细项目目录结构见目录结构

模块职责和数据流见 架构说明。

快速开始

1. 获取代码

git clone https://gitlink.org.cn/LongyueCheng/okczxtqdxnfxyyh.git BootTracer
cd BootTracer

2. 部署和检查运行环境

进入维护模式：

sudo mm-cli -o
sudo reboot

sudo apt update
sudo apt install -y gcc graphviz python3

检查是否安装成功：

dot -V

开始部署 T3 探针，需要使用 root 权限：

cd BootTracer
chmod +x ./boot_environment/deploy_boot_analyzer.sh
sudo ./boot_environment/deploy_boot_analyzer.sh

然后固化并退出维护模式：

sudo mm-cli -c -a
sudo reboot

使用普通桌面用户执行：

cd BootTracer
chmod +x ./install.sh ./boottracer.sh
./install.sh

该命令检查目录、关键文件、运行依赖、Shell 语法和 Python 语法，不应用任何系统优化。它还会补充脚本执行权限，并创建分析和实验输出目录。

建议在正式运行前设置系统自动登录，方便后续自动重启和桌面自启动继续采集。如果没有设置，流程会停在用户登录界面；每轮手动输入密码登录后仍可继续。

可选：执行当前仓库的纯 Python 测试。

python3 -m unittest discover -s boot_analysis/05_multi_round/tests -p 'test_*.py'
python3 -m unittest discover -s boot_analysis/06_candidate_filter/tests -p 'test_*.py'
python3 boot_analysis/07_causal_review/test_generate_assessment.py
python3 -m unittest discover -s boot_experiment/tests -p 'test_*.py'
python3 -m unittest discover -s boot_apply/tests -p 'test_*.py'

3. 一键部署优化包

3.1. 生成正式计划

根据多机器实验结果筛选的基础优化规则已写入boot_apply/base_plan.config，可通过下述命令查看：

cat boot_apply/base_plan.config

3.2 采集优化前基线数据

推荐采集 11 轮，避免首轮因虚拟机未预热导致数据异常：

./boottracer.sh optimize baseline 11 2-11

自动轻量重启结束后，可查看当前进度：

cd BootTracer
./boottracer.sh optimize benchmark-status

# 显示如下信息，表示已结束
model=baseline status=completed completed=11/11 selection=2-11

3.3 生成最终计划

结合环境画像，生成当前机器适配的最终优化计划：

./boottracer.sh optimize plan

可检查环境画像及最终优化计划：

cat boot_apply/output/final_plan.config
cat boot_apply/output/final_plan.config.meta.json

如需指定基础计划、输出或目标桌面用户：

./boottracer.sh optimize plan \
  --base-plan boot_apply/base_plan.config \
  --output boot_apply/output/final_plan.config \
  --target-user <桌面用户名>

3.4 正式应用优化

# 应用最终计划
./boottracer.sh optimize apply

# 检查系统完整性
./boottracer.sh optimize verify

# 如果应用或完整性检查失败，立即执行
./boottracer.sh optimize rollback
./boottracer.sh optimize verify

3.5 采集优化后对比数据

设置同上：

./boottracer.sh optimize measure 11 2-11

自动轻量重启结束后，可查看当前进度：

cd BootTracer
./boottracer.sh optimize benchmark-status

# 等待显示如下信息，表示已结束
model=optimized status=completed completed=11/11 selection=2-11

查看优化对比数据：

cat boot_apply/output/benchmark_report.md

3.6 其他命令

可查看、停止或恢复当前复测任务：

./boottracer.sh optimize benchmark-status
./boottracer.sh optimize benchmark-stop
./boottracer.sh optimize benchmark-resume

任何完整性检查失败都应立即停止复测并执行：

# 回滚最近一次正式部署
./boottracer.sh optimize rollback

# 或显式指定 /var/lib/boottracer/apply 下的某次部署目录
./boottracer.sh optimize rollback /var/lib/boottracer/apply/<apply_批次>

正式应用会把对象级快照和完整部署状态保存在 /var/lib/boottracer/apply/，摘要复制到：

boot_apply/output/deployment_manifest.json
boot_apply/output/success_apply.log

4. 验证实验模块

4.1 运行基线分析

统一入口必须由普通桌面用户运行，不要在命令前添加 sudo。

# 默认采集 10 轮
./boottracer.sh analyze

# 显式指定采集轮数
./boottracer.sh analyze 10

./boottracer.sh analyze 轮数

流程会创建临时的免密重启规则、自动重启虚拟机，并在用户重新登录后继续执行。最后一轮结束后会显示每轮 T0～T3、P1、P2 和 P1+P2，并要求选择参与统计的连续双闭区间。

all     # 使用当前全部采集轮次
2-10    # 仅将第 2 至第 10 轮纳入统计

直接回车等同于 all。无人值守模式也默认使用 all。如需在首次启动时预设区间，可执行：

BOOTTRACER_STATISTICS_ROUNDS=2-10 ./boottracer.sh analyze 10

所有原始轮次都会保留；手动排除只影响统计口径。缺失阶段标记、规则配置不一致或分析不完整的轮次还会被单独标记为无效。

轮次分析结果保存在：

boot_analysis/output/runs/analysis_<YYYYMMDD_HHMMSS>_r<轮数>/

boot_analysis/output/latest 指向最近一次分析批次。原始 benchmark 账本和辅助日志保存在：

$HOME/BootTracer/benchmark_data/

推荐阅读顺序：

01_rounds/round_NN/report/boot_analysis_dashboard.html
02_multi_round/multi_round_boot_analysis_report.md
03_candidates/experiment_candidate_review_report.md
03_candidates/experiment_candidates.csv
04_causal_review/assessments/assessment_summary.md

• experiment_candidates.csv 只表示证据足以进入人工实验设计，不代表允许直接执行系统修改；
• 当没有满足条件的候选或只读补证未完成时，最终候选表或 04_causal_review/ 可能为空或缺失；
• 单轮图表中的分数、依赖和重叠均不能替代多轮单变量实验。

如果需要安全终止正在进行的普通分析：

bash ./boot_environment/stop_benchmark.sh

该命令会移除采集自启动项、停止当前批量脚本并收回免密重启规则，但保留已经采集的历史数据。

4.2 分阶段单变量实验

三个实验阶段都遵循“一次只改变一个变量”的原则：

• 阶段一用于候选初筛，识别明显正收益、明显负收益和需要复测的对象。
• 阶段二用于专项复测和稳定性确认，是正式优化规则的主要证据来源。
• 阶段三是补充实验入口，用于候选外对象或需要人工设计的后续方案，不自动进入正式计划。

先从最新的 03_candidates/experiment_candidates.csv 和对应证据包中选择低风险对象，写入阶段一配置：

boot_experiment/experiment_stage1_type.config

三个配置文件都使用六个 TAB 分隔字段。

字段	说明
baseline	基线分析批次名或完整路径，例如 analysis_20260724_090000_r10
target	严格的 .service 或 .timer 对象名
action	disable、mask、delay_timer、timer_persistent_false 或 user_mask
reason	实验理由；候选表外的人工对象必须填写
round	实验测量轮数，当前代码要求不少于 3，建议 4～5 轮
action_parameter	仅 delay_timer 填写，例如 70s；其他动作留空

示例（字段之间必须是实际 TAB，不是空格）：

baseline    target    action    reason    round    action_parameter
analysis_20260724_090000_r10    example-delay.service    delay_timer    验证移出 T0-T3 后的收益    4    70s

disable、mask、timer_persistent_false 和 user_mask 行的最后一个字段必须留空。

然后执行：

./boottracer.sh batch boot_experiment/experiment_stage1_type.config

可以添加 --limit 进行分段实验：

./boottracer.sh batch boot_experiment/experiment_stage1_type.config --limit 3-5

3-5 是从 1 开始计数的双闭区间，表示仅对配置中的第 3、第 4、第 5 个对象分别执行单变量实验；结束序号不能超过配置中的对象总数。

需要复测的对象写入 experiment_stage2_retest.config。补充实验写入 experiment_stage3_other.config。实验2和3同样支持 –limit 选项。

./boottracer.sh batch boot_experiment/experiment_stage2_retest.config
./boottracer.sh batch boot_experiment/experiment_stage3_other.config

如需单独调试一个实验，可使用：

./boottracer.sh experiment start \
  --baseline <baseline_name> \
  --target <example.service> \
  --action <method> \
  --reason "验证该服务是否影响启动关键阶段" \
  --rounds 4

./boottracer.sh experiment status
./boottracer.sh experiment keep
./boottracer.sh experiment rollback

keep 只接受最终判定为 keep 的活动实验。环境或数据无效时可先恢复配置，再丢弃本实验专属测量：

./boottracer.sh experiment abort --reason vm_not_warmed
./boottracer.sh experiment drop --reason environment_changed

三个阶段的完整执行方法和判定规则见 实验说明。

完整复现步骤见 复现指南。

实验结果

主机器实验环境

环境项目	采集结果
操作系统	openKylin 2.0 SP2
内核版本	Linux 6.6.0-19-generic
系统架构	x86-64
虚拟化类型	VMware
运行平台	虚拟机
硬件厂商	VMware, Inc.
硬件型号	VMware Virtual Platform
固件版本	6.00
系统维护模式	Normal Mode
环境一致性	各轮次操作系统、内核、架构及虚拟化平台一致

主机器应用基线与结果分析

指标	P1	P2	P1_P2
基线中位数（s）	2.246881	7.458144	9.658113
优化后中位数（s）	1.955926	6.859925	8.806871
中位数改善（s）	0.290955	0.598219	0.851242
中位数提升率	12.95%	8.02%	8.81%
基线平均数（s）	2.241133	7.517879	9.759011
优化后平均数（s）	1.970305	6.871461	8.841766
平均数改善（s）	0.270828	0.646418	0.917245
平均数提升率	12.08%	8.60%	9.40%
基线标准差（s）	0.052938	0.285440	0.277361
优化后标准差（s）	0.045788	0.131162	0.132741
标准差变化（s）	0.007151	0.154277	0.144621
标准差变化率	13.51%	54.05%	52.14%

多机器应用基线与结果分析 —— 只包含P1_P2总耗时数据

P1_P2 指标	机器1	机器2	机器3
基线中位数（s）	9.658113	22.182239	9.594997
优化后中位数（s）	8.806871	18.227441	8.713665
中位数改善（s）	0.851242	3.954798	0.881332
中位数提升率	8.81%	17.83%	9.19%
基线平均数（s）	9.759011	22.080721	9.432098
优化后平均数（s）	8.841766	18.397044	8.526621
平均数改善（s）	0.917245	3.683678	0.905477
平均数提升率	9.40%	16.68%	9.60%
基线标准差（s）	0.277361	0.577552	0.370422
优化后标准差（s）	0.132741	0.737805	0.081868
标准差变化（s）	0.144621	-0.160253	0.288555
标准差变化率	52.14%	-27.75%	77.90%

安全边界

详细约束见 安全设计。

已知限制

• 当前只验证 openKylin 2.0 SP2 x86_64 虚拟机环境。
• D-Bus 和仅持续时间事件可能缺少完整起止区间，需要人工补证。
• 系统完整性脚本可以验证服务和设备状态，但不能替代人工桌面交互测试。
• T3 是 XDG 自启动探针执行时间，不是对所有桌面组件完成渲染和交互就绪的逐项证明。
• 普通多轮分析的 benchmark 状态目录固定为 $HOME/BootTracer/benchmark_data。
• 同一时间只允许存在一个活动实验；批量实验也必须逐对象执行和恢复。

文档索引

• 架构说明
• 输出文件说明
• 完整工作流
• 安全设计
• 复现指南
• 分析模块说明
• 实验模块说明
• 正式应用说明
• 回滚模块说明

视频展示链接

受视频存储大小限制，这里只提供百度网盘链接，视频清晰度有限，建议辅以README.md文件。网盘提取码：5efa

• 百度网盘链接

项目信息

如有任何问题，欢迎联系。

• 维护者：程龙悦
• 联系方式：1514034118@qq.com
• 代码仓库：https://gitlink.org.cn/LongyueCheng/okczxtqdxnfxyyh.git