Tracing Android applications for file system optimization

Abstract

The goal of this final year project was to find opportunities to optimize of a file system for the client Tuxera Inc. To accomplish this, storage usage of five Android applications were traced using a software Strace. Tracing was done with rooted Sony Xperia X smart phone running stock Android 10. An additional parser was developed for the produced log so data can be summarized and made human-readable.

Along with existing studies, traced data from the applications illustrated file access patterns and provided information about Android storage stack, and storage usage behavior of applications. Heavy usage of SQLite on Android was found to be a big part of storage I/O. Also, database files, executable files and multimedia files seemed to be often accessed in a defined pattern.

From the gathered data, multiple possible optimization proposals were found for file system allocation. It turned out that kernel caching could lead for better file system performance. This thesis also proposes an external software to generate heuristic data for the file system so that a file system could optimize itself using internal algorithms.

Insinöörityön päämääränä oli löytää mahdollisuuksia optimoida tiedostojärjestelmä. Tämän saavuttamiseen muutaman Android-applikaation tallennustilan käyttöä jäljitettiin Strace-nimisellä ohjelmalla. Jäljitys suoritettiin Sony Xperia X -älypuhelimella, jossa on vakio Android 10 -käyttöjärjestelmänä ja root-oikeudet annettu käyttäjälle. Tuotetulle logille luotiin lisäksi parserointiohjelma, jotta datan saa muutettua ihmiselle luettavaksi ja yhteenveto mahdollistuu.

Olemassa olevien tutkimuksien ja työssä tehdyn jäljitys datan avulla saatiin selville yleiskuva tiedostojen käytöstä ja tietoa Androidin ja sen applikaatioiden datan tallennustavoista. Huomattiin, että SQLiten runsas käyttö Androidissa oli suuri osa tallennuslevyn käytöstä ja että tietokantaa, suoritettavia tiedostoja ja mediatiedostoja käytetään usein tietyllä tapaa.

Usea mahdollinen optimointi ehdotus saatiin löydettyä tuotetun datan avulla tiedostojärjestelmän allokointiin ja kernelin välimuistiin, jotka voi parantaa tiedostojärjestelmän suorituskykyä. Insinöörityössä myös käytiin läpi ehdotus ulkoisesta ohjelmasta, joka loisi heuristista dataa tiedostojärjestelmälle, jotta se voisi optimoida itseään sisäisillä algoritmeilla.