第46讲 Perfetto 内存分析之Android内存管理概述

本讲是Android Camera性能分析专题的第46讲，我们介绍Perfetto内存分析之Android内存管理概述。

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在Android中查看某个进程某时刻的内存使用情况

可以通过dumpsys meminfo来查看某进程中各类型的内存使用情况

主要关注Private Dirty这一列，可以看出

• SystemUI进程占用Java Heap(Dalvik)为9032KB

• SystemUI进程占用Native Heap为16804KB

VSS/RSS/PSS/USS指标解释

内存指标类型	描述
VSS	Virtual Set Size，虚拟耗用内存（包含共享库占用的内存）
RSS	Resident Set Size，实际使用物理内存（包含共享库占用的内存）
PSS	Proportional Set Size ，实际使用的物理内存（按比例平均分配共享库占用的内存）
USS	Unique Set Size，进程独自占用的物理内存（不包含共享库占用的内存）

一般来说，某进程各类型内存占用大小的规律是：VSS >= RSS >= PSS >= USS

可以通过procrank命令来查看（需要root）

procrank | grep -iE "cmdline|camera"
PID       Vss            Rss      Pss              Uss       Swap    PSwap    USwap    ZSwap    cmdline
387  4386288K  132156K  123469K  121308K   54092K   54092K   54092K   14798K    /vendor/bin/hw/android.hardware.camera.provider@2.4-service_64
597    61172K    13640K    8649K       6040K      1768K    1768K    1768K       483K       /system/bin/cameraserver

下图显示了三个进程，并且每个页面都映射到了它的虚拟地址空间。这些页面已被标记为 A、B 或 C 类型，其中：

• A = 映射到 DRAM 物理页的私有内存

• B = 被一个或多个其他进程映射并共享的共享内存（如共享库中的代码）

• C = 已分配但从未使用的内存

• VSS = A + B + C

• RSS = A + B

• USS = A

• PSS = A + B/n 其中 n 是共享的进程数

比如，计算三个进程的PSS：

• Pss(P1) = 2(A) + 3/3(B) + 2/2(B) = 4

• Pss(P2) = 2(A) + 3/3(B) + 2/2(B) = 4

• Pss(P3) = 2(A) + 3/3(B) = 3

Linux Memory管理初探 – VMAs类型

从Linux内核的角度来看，内存被分割成相等大小的块，称为Page，通常每个Page大小为4KB。

Linux内核管理进程地址空间使用的数据结构是struct vm_area_struct，简称VMA (Virtual Memory Area，虚拟内存区域) 。

• 针对Anonymous VMA，只有当进程实际要去读/写VMAs时，才会按页粒度分配物理内存。比如，如果你分配了32 MB的内存，但只读/写1个字节，那么实际物理内存的使用量只会增加4KB。

• 针对File-backed VMA，申请Buffer时就会直接申请对应大小的物理内存

• 优化进程的内存使用量时，我们主要关注的是物理内存的使用量（RSS/PSS），虚拟内存的占用不是太重要（特别是在64bit的设备上，虚拟内存完全够用）

Linux Memory管理初探 – VMAs状态

• Resident：Page已经Map到物理内存
  • Clean (only for file-backed pages)：Page里面存放的内容与disk上存放的内容完全一样，在低内存情况下，很容易被Kernel evict掉（如果不使用）

  • Dirty：Page里面存放的内容没有备份，因此无法被Kernel回收，但可以被swap到disk

• Swapped：已经被swap到disk上的dirty page，在遇到page fault时会被重新swap in。

• Not present：重来没有发生过page fault的page，或者clean page马上要被回收。

通过C的malloc(), C++的new() 或Java的new X() 申请的都是anonymous且dirty的内存，因此，内存优化时需要优先考虑减少Dirty状态的内存用量，因为他无法被临时回收。

RSS High Watermark

如果想看某个进程自启动以来的最大 RSS 使用量，可以看VmHWM(RSS High Watermark)

cat /proc/387/status |grep Vm
VmPeak:  4577168 kB
VmSize:  3682084 kB
…
VmHWM:    154692 kB
VmRSS:     59728 kB
…