思考的問題：
1、為什么/proc/meminfo中的內(nèi)存總大小比物理內(nèi)存小?
2、怎么看Android還剩多少可用內(nèi)存比較準確？
3、怎么看Kernel的內(nèi)存占用比較準確？
4、是哪些因素影響了Lost RAM的大小？
5、怎么看一個進程的內(nèi)存占用比較合適？

本文以Android P為例，對應kernel版本為4.14

1、 MemTotal

MemTotal 即 /proc/meminfo 中的第一行的值, 可以認為是系統(tǒng)可供分配的內(nèi)存總大小, 通常大小會比實際物理內(nèi)存小, 這個是為什么呢? 少的部分被誰占用了呢?

1.1 memblock

首先需要了解一下memblock.

在伙伴系統(tǒng)(buddy system)初始化完成前，Linux使用memblock來管理內(nèi)存，memblock管理的內(nèi)存分為兩部分: memory類型和reserved類型。 對應的描述變量分別是memblock.memory 和 memblock.reserved。

memblock中兩種類型的內(nèi)存申請/添加函數(shù)如下:

//memory 類型的memblock申請/添加 int __init_memblock memblock_add(phys_addr_t base, phys_addr_t size) int __init_memblock memblock_add_node(phys_addr_t base, phys_addr_t size, int nid)//reserved 類型的mblock申請/添加 int __init_memblock memblock_reserve(phys_addr_t base, phys_addr_t size)

1.1.1 物理內(nèi)存分布

memblock是如何知道物理內(nèi)存的分布的呢?

kernel啟動的過程中，從lk/uboot知道了DTB的加載地址, 在如下的調(diào)用流程中解析DTB下的memroy節(jié)點，將節(jié)點下的物理內(nèi)存區(qū)間使用memblock_add()添加給memblock維護。 由于lk/uboot中可能使用內(nèi)存，lk/uboot也可以修改DTB，所以這里memory節(jié)點下可能有多個物理內(nèi)存區(qū)間。 多個物理區(qū)間中不連續(xù)的部分就是已經(jīng)被lk/uboot占用的部分。

setup_machine_fdt(__fdt_pointer) //__fdt_pointer是傳遞的DTB加載地址|-->early_init_dt_scan()|-->early_init_dt_scan_memory() //解析memory node,遍歷其下的所有單元|-->early_init_dt_add_memory_arch()|-->memblock_add(base, size) //每個單元的起始地址和大小添加到memblock的memory類型中 //dts中的初始描述,0x40000000是起始物理地址//lk/uboot可以修改DTB中的節(jié)點,這里的reg單元可能有多個memory {device_type = "memory";reg = <0 0x40000000 0 0x20000000>;};

可以通過 /sys/kernel/debug/memblock/ 下的節(jié)點查看兩種內(nèi)存的物理空間分布:

lsg@eebbk:~$adb shell cat /sys/kernel/debug/memblock/memory lsg@eebbk:~$adb shell cat /sys/kernel/debug/memblock/reserved

memblock構(gòu)建了內(nèi)存的物理空間分布, 之后在伙伴系統(tǒng)(buddy system)初始化的過程中,構(gòu)建了物理內(nèi)存分布到虛擬內(nèi)存空間的映射. memblock管理的memory類型的頁框都添加到各ZONE中, totalram_pages統(tǒng)計了它的頁框數(shù)目. 詳細代碼見 free_all_bootmem()

1.2 隱藏的內(nèi)存占用

這里說幾個概念:

• 物理內(nèi)存： 即DRAM物理內(nèi)存大小,比如物理內(nèi)存為2GRAM,則物理內(nèi)存大小為2097152K
• memblock管理的內(nèi)存: memblock管理的內(nèi)存, 包含伙伴系統(tǒng)管理的內(nèi)存和reserved兩部分,其頁框數(shù)為 get_num_physpages() 在下面的例子中, 可管理內(nèi)存大小為 2045952K
• 伙伴系統(tǒng)管理的內(nèi)存：伙伴系統(tǒng)管理的內(nèi)存, 初始時對應memblock中的memory類型,其頁框數(shù)在kernel中對應全局變量 totalram_pages 在下面的例子中, 可分配內(nèi)存大小為1983136K

關系:
物理內(nèi)存 > memblock管理的內(nèi)存 > 伙伴系統(tǒng)管理的內(nèi)存
物理內(nèi)存 = memblock管理的內(nèi)存 + 預申請內(nèi)存
memblock管理的內(nèi)存 = 伙伴系統(tǒng)管理的內(nèi)存 + reserverd內(nèi)存(memblock的reserved type)

預申請內(nèi)存:
預申請內(nèi)存是指在memblock初始化前已經(jīng)申請的內(nèi)存，呈現(xiàn)給memblock的是這部分物理內(nèi)存不存在，比如lk/uboot/bootloader用到的內(nèi)存。 不同平臺這部分的占用大小不盡相同，有的可能為0.

Q1: memblock是怎么知道有些內(nèi)存已經(jīng)被占用的?A1: lk/uboot/bootloade修改DTB中memory節(jié)點下的空間區(qū)段(reg), kernel中讀取這些空間區(qū)段(reg),空間區(qū)段之間的內(nèi)存空間就是被預申請已經(jīng)占用了的.

//kernel log 中的輸出, 代碼實現(xiàn)在 mem_init_print_info() //關系:2097152K(物理2GB) = 2045952K(memblock管理的內(nèi)存) + 51200K(預申請內(nèi)存) //關系:2045952K(memblock管理的內(nèi)存) = 1982176K + 63776K + 0K //1982176K 是此時 totalram_pages*4K 的大小, 也即memblcok管理的`memory type` 部分 //63776K 是memblcok管理的`reserved type` 部分 [ 0.000000] -(0)[0:swapper]Memory: 1982176K/2045952K available (12924K kernel code, 1384K rwdata, 4392K rodata, 960K init, 5936K bss, 63776K reserved, 0K cma-reserved)///proc/meminfo的輸出 //1983136 是此時 totalram_pages*4K 的大小 lsg@eebbk:~$adb shell cat /proc/meminfo MemTotal: 1983136 kB

Q2: 為什么MemTotal的大小比實際物理內(nèi)存小?A2: 這個部分比實際的物理內(nèi)存小,就是少了上面說的兩個部分:預申請內(nèi)存和kernel reserved內(nèi)存. 預申請內(nèi)存: 這部分的大小可以查看/d/memblock/memory相對物理內(nèi)存空閑的部分. reserved內(nèi)存: 這部分大小可以查看/d/memblock/reserved的大小,或者kernel log中的大小(上例中63776K)

Q3: 為什么開機時 totalram_pages的大小(上例中1982176K) 和 totalram_pages的大小(上例中1983136K) 開機后 不一致呢?A3: 這是因為memblock管理的reserved type中部分內(nèi)存在初始化完畢后釋放了,添加到了伙伴系統(tǒng)(buddy system)中. 詳細代碼見free_initmem() 比如上面的log, 1982176K + 960K = 1983136K

<6>[ 2.258901] -(2)[1:swapper/0]Freeing unused kernel memory: 960K

Q4: kernel代碼部分的占用在哪個部分體現(xiàn)?A4: 這部分包含 kernel code+rwdata+rodata+init+bss , 在 kernel log中已經(jīng)輸出. 這部分的物理占用計算在reserved部分.詳細代碼見 arm64_memblock_init(). 另外kernel code物理區(qū)域也會vmap到虛擬地址空間，其vmap的區(qū)間可以看 /proc/vmallocinfo中帶有paging_init的行。

1.3 reserved包含哪些

前面說到，memblock管理的內(nèi)存, 包含伙伴系統(tǒng)管理的內(nèi)存和reserved兩部分。 那reserverd部分的內(nèi)存占用又包含哪些呢？詳細分解來看，至少包含以下這些部分：

1、代碼 包含 kernel code+rwdata+rodata+init+bss 等，都計入到reserved部分。
分配路徑：

arm64_memblock_init()

2、struct page 我們知道整個物理內(nèi)存被分配為若干個頁框(page frame)，一般大小位4K，一個頁框?qū)粋€struct page結(jié)構(gòu)。struct page的內(nèi)存占用就是在reserved部分，物理內(nèi)存越大，這個區(qū)域就越大。比如2GB RAM，可能需要32MB大小的struct page。
分配路徑：

__earlyonly_bootmem_alloc()

3、percpu 為所有已定義的per-cpu變量分配副本空間，靜態(tài)定義的per-cpu變量越多，這個區(qū)域越大。
分配路徑：

setup_per_cpu_areas() --> pcpu_embed_first_chunk() --> pcpu_dfl_fc_alloc()

4、devicetree 解析DTB消耗的內(nèi)存
分配路徑：

unflatten_device_tree() --> early_init_dt_alloc_memory_arch()

5、dts中reserved節(jié)點 dts中通過reserved_memory節(jié)點申請的reserved內(nèi)存
分配路徑：

early_init_fdt_scan_reserved_mem() --> early_init_dt_reserve_memory_arch()

2、 從Linux角度

/proc/meminfo 是從Linux的角度統(tǒng)計系統(tǒng)的內(nèi)存占用情況.

2.1 /proc/meminfo

具體代碼在:

//fs/proc/meminfo.c static int meminfo_proc_show(struct seq_file m, void v)

1、MemTotal
當前系統(tǒng)可使用的內(nèi)存大小，對應全局變量MemTotal。 詳細見上面第一節(jié)的敘述。

2、MemFree
當前系統(tǒng)空閑的內(nèi)存大小，對應所有處于NR_FREE_PAGES狀態(tài)的頁框。

3、MemAvailable
大致等于: MemFree + Active(file) + Inactive(file) + SReclaimable 此外還考慮了內(nèi)存壓力水位(watermark)的情況，計算比較復雜，詳細見 si_mem_available(). 這只是理論上系統(tǒng)可用的內(nèi)存，即理論上可回收的內(nèi)存，但是實際上能用的達不到這么多。

4、Buffers
塊設備(block device)操作所占用的page cache大小。 塊設備的緩沖區(qū)大小，詳細見nr_blockdev_pages()

5、Cached
普通文件操作所占用的page cache大小。這里只是普通文件操作時的page cache，其實page cache還有swap cache 和 上面的Buffers。
計算方法：

Cached = global_node_page_state(NR_FILE_PAGES) - SwapCached - Buffers

6、Active/Inactive
Active = Active(anon) + Active(file)
Inactive = Inactive(anon) + Inactive(file)
內(nèi)存中的頁分為匿名頁(anon)和文件頁(file)。

• 匿名頁(anon)：特征是其內(nèi)容與文件無關，比如malloc申請的內(nèi)存，回收方法是交換到swap區(qū)。
• 文件頁(file)：特征是其內(nèi)容與文件相關，比如程序文件、數(shù)據(jù)文件所對應的內(nèi)存頁，回收方法是回寫到磁盤或清空。
  在內(nèi)存回收中，采用的算法是LRU(Least Recently Used)，LRU算法又將匿名頁(anon)和文件頁(file)都分為活躍(Active)和不活躍(Inactive)。內(nèi)存回收時，首先回收的是不活躍頁(Inactive)。

7、Unevictable/Mlocked
Unevictable 對應LRU_UNEVICTABLE， 是LRU中不能被回收的頁。Mlocked 對應NR_MLOCK的頁。

8、SwapTotal/SwapFree
SwapTotal 對應 Swap 區(qū)的總大小。SwapFree 對應 Swap 區(qū)的剩余大小。

9、Dirty/Writeback
Dirty： 對應NR_FILE_DIRTY的頁，需要寫入磁盤的內(nèi)存區(qū)大小 Writeback： 對應NR_WRITEBACK的頁，正在被寫回磁盤的大小

10、AnonPages/Mapped
AnonPages: 對應NR_ANON_MAPPED的頁，已映射的匿名頁(anon)大小 Mapped: 對應NR_FILE_MAPPED的頁，已映射的文件頁的大小，Mapped 是 Cached 的一部分

11、Shmem
對應NR_SHMEM的頁，是 tmpfs 和 devtmpfs 所使用的內(nèi)存。

12、Slab/SReclaimable/SUnreclaim
Slab = SReclaimable + SUnreclaim 使用slab/slub/slob機制申請的內(nèi)存大小，又分為可回收(NR_SLAB_RECLAIMABLE)和不可回收(NR_SLAB_UNRECLAIMABLE)兩部分。 可以通過 /proc/slabinfo 節(jié)點查看slab的內(nèi)存信息。

13、KernelStack
對應 NR_KERNEL_STACK_KB的頁， 是所有task的內(nèi)核棧的內(nèi)存大小。

14、PageTables
對應 NR_PAGETABLE的頁，是頁表(page table)的占用大小，頁表(page table)的作用就是完成內(nèi)存虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。 還有一個相關概念是頁框(page frame)，頁框(page frame)是內(nèi)存管理的最小單位，就是物理頁。每一個物理頁都用一個對應的struct page結(jié)構(gòu)體描述，struct page占用的內(nèi)存在reserved內(nèi)存中。

15、VmallocTotal
整個vmalloc的地址區(qū)間的大小，對應 (VMALLOC_END - VMALLOC_START)，vmalloc的真實占用可以查看/proc/vmallocinfo。詳細見下一節(jié)。

2.2 /proc/vmallocinfo

vmalloc 用于在內(nèi)核中分配虛擬地址空間連續(xù)的內(nèi)存，/proc/vmallocinfo 展示了整個vmalloc區(qū)間(VMALLOC_END - VMALLOC_START)中已經(jīng)分配的虛擬地址空間信息，每一行表示一段區(qū)間的信息。

單個區(qū)間的信息展示代碼在:

//mm/vmalloc.c static int s_show(struct seq_file *m, void *p) {struct vmap_area *va;struct vm_struct *v;va = list_entry(p, struct vmap_area, list);if (!(va->flags & VM_VM_AREA)) {seq_printf(m, "0x%pK-0x%pK %7ld %sn",(void *)va->va_start, (void *)va->va_end,va->va_end - va->va_start,//kernel 4.14上，這里考慮了VM_LAZY_FREE 的flag, 5.x版本又去掉了這一部分va->flags & VM_LAZY_FREE ? "unpurged vm_area" : "vm_map_ram");return 0;}v = va->vm;...... }

/proc/vmallocinfo中每行輸出的最后一個字段表示這段區(qū)間的類型，kernel 4.14上顯示的類型有：

• ioremap(對應VM_IOREMAP)
• vmalloc(對應VM_ALLOC)
• vmap(對應VM_MAP)
• user(對應VM_USER)
• vm_map_ram(根據(jù)vmap_area.flag)
• unpurged vm_area(根據(jù)vmap_area.flag)

一段vmalloc區(qū)間是否已經(jīng)在物理上分配對應的大小，要看具體的類型。

對于Android P來說，除ioremap,map_lowmem,vm_map_ram之外的類型都認為是有物理占用的，用VmallocUsed表示Android統(tǒng)計的Vmalloc內(nèi)存占用。

但是如果按排除這幾個類型來統(tǒng)計，會有一定的偏差，在Android P（kernel 為4.14），存在的誤差主要表現(xiàn)在：

1、kernel code

kernel code的占用，包括kernel code+rwdata+rodata+init+bss，都計入了memblock reserved部分。

但是kernel code也會通過vmap映射到虛擬地址空間（見 setup_arch() --> paging_init() --> map_kernel()），這部分地址空間可以看含有paging_init關鍵字的行。

由于這部分默認的關鍵字為vmap, 所以是統(tǒng)計在 VmallocUsed中的。

2、binder

Binder的內(nèi)存分配是用戶空間調(diào)用mmap(), 到kernel中binder_mmap()的流程中為用戶空間映射分配內(nèi)存，但是只映射了VMA區(qū)間大小的( 比如BINDER_VM_SIZE)虛擬地址空間，并沒有分配物理頁，是等到binder傳輸需要使用內(nèi)存時，才在binder_update_page_range()中申請物理頁。

比如 一個binder client 調(diào)用binder_mmap()，其VMA區(qū)間為1024K，但是可能目前實際只用到了4K。但1024K都被計入到VmallocUsed部分。

74bb4b1000-74bb5af000 r--p 00000000 00:13 8297 /dev/binder Size: 1016 kB KernelPageSize: 4 kB MMUPageSize: 4 kB Rss: 4 kB Pss: 4 kB

概括來說，binder占用的內(nèi)存，在進程PSS中已經(jīng)統(tǒng)計，又統(tǒng)計在了kernel中，而且統(tǒng)計的是整個VMA區(qū)間而非實際物理占用，這造成了統(tǒng)計上的誤差。

Android P上binder的內(nèi)存信息歸為vmalloc，這就會統(tǒng)計到 VmallocUsed中，而在Android P之前版本上，內(nèi)存信息類型為ioremap 。

3、unpurged vm_area

看s_show()中的代碼，在kernel 4.14上，對于va->flags含有VM_VM_AREA和VM_LAZY_FREE位的，類型標記為unpurged vm_area，而只有VM_VM_AREA的標記為vm_map_ram。

看內(nèi)核的提交記錄，VM_LAZY_FREE是 在2017年7月為解決ioremap地址跳躍的問題所加上的，本意是對此類型做特殊標記。但不應該認為這種類型已經(jīng)分配了物理內(nèi)存，它仍然只是一段虛擬地址區(qū)間。

在2019年9月又去掉了這部分代碼，最新的5.3內(nèi)核版本上已經(jīng)沒有了VM_LAZY_FREE的標記。

綜上來看，unpurged vm_area標記的區(qū)間，Android不應該認為是物理內(nèi)存占用，不應統(tǒng)計在 VmallocUsed中。

/proc/vmallocinfo的輸出示例：

//區(qū)間起始地址-區(qū)間結(jié)束地址 //kernel code的map 0x0000000000000000-0x0000000000000000 8912896 paging_init+0x104/0x6c0 phys=0x0000000080080000 vmap //binder 0x0000000000000000-0x0000000000000000 1044480 binder_alloc_mmap_handler+0x48/0x1cc vmalloc //unpurged vm_area 0x0000000000000000-0x0000000000000000 1044480 unpurged vm_area //進程棧，實際只分配了4頁，但地址空間有5頁 0x0000000000000000-0x0000000000000000 20480 _do_fork+0xdc/0x3ac pages=4 vmalloc

2.3 free命令

free 命令的代碼見:

//external/toybox/toys/other/free.c void free_main(void) {struct sysinfo in; //系統(tǒng)接口，獲取內(nèi)存信息，實質(zhì)上與 /proc/meminfo 的內(nèi)容相對應sysinfo(&in);xprintf("tttotal used free shared buffersn""Mem:%17s%12s%12s%12s%12sn-/+ buffers/cache:%15s%12sn""Swap:%16s%12s%12sn", convert(in.totalram),convert(in.totalram-in.freeram), convert(in.freeram), convert(in.sharedram),convert(in.bufferram), convert(in.totalram - in.freeram - in.bufferram),convert(in.freeram + in.bufferram), convert(in.totalswap),convert(in.totalswap - in.freeswap), convert(in.freeswap)); }

其展示的內(nèi)容示例如下：

H100:/ # free -ktotal used free shared buffers Mem: 1983136 1604832 378304 2240 71416 -/+ buffers/cache: 1533416 449720 Swap: 1048572 0 1048572

3、從Android角度

dumpsys meminfo 是從Android的角度統(tǒng)計系統(tǒng)的內(nèi)存占用情況。

可以dumpsys meminfo -h查看支持的參數(shù)，這里說明不接參數(shù)的情況。

對應的代碼在:

//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java private final void dumpApplicationMemoryUsage()

展示的信息分為幾個部分： - 進程PSS情況 - Total PSS by process - Total PSS by OOM adjustment - Total PSS by category - 整體情況 - Total RAM - Free RAM - Used RAM - Lost RAM - ZRAM

3.1 整體情況

先看整體的內(nèi)存占用情況，整體的內(nèi)存占用情況在輸出結(jié)果的最后，示例如下：

Total RAM: 1,983,136K (status moderate)Free RAM: 1,016,150K ( 75,626K cached pss + 562,384K cached kernel + 378,140K free)Used RAM: 1,108,343K ( 758,523K used pss + 349,820K kernel)Lost RAM: -141,361KZRAM: 4K physical used for 0K in swap (1,048,572K total swap)Tuning: 128 (large 256), oom 322,560K, restore limit 107,520K (high-end-gfx)

約定幾個變量的值: - totalPss: 是展示信息中Total PSS by process:下所有進程的內(nèi)存占用之和. - cachedPss:是展示信息中 Total PSS by OOM adjustment:下的Cached部分進程的內(nèi)存大小之和。

使用了如下的調(diào)用關系主要讀取 /proc/meminfo的信息，將對應字段放到 MemInfoReader.mInfos[]數(shù)組中，展示的信息就是MemInfoReader.mInfos[]中信息的組合。

MemInfoReader.readMemInfo()//frameworks/base/core/java/android/os/Debug.java--> Debug.getMemInfo()//frameworks/base/core/jni/android_os_Debug.cpp--> android_os_Debug_getMemInfo()

以下涉及/proc/meminfo中字段的直接用其顯示的字符串代指。

3.1.1 Total RAM

對應 MemTotal

3.1.2 Free RAM

包括 cached pss , cached kernel, free 三個部分。 - cached pss 對應變量cachedPss的值。 這部分進程占用的內(nèi)存并沒有被釋放，而由于他們都已切換到后臺，且adj較低，系統(tǒng)認為可以釋放掉這部分內(nèi)存。所以對于這部分進程，系統(tǒng)最好有機制能及時清理掉從而釋放內(nèi)存。 - cached kernel 對應 Buffers + Cached + SReclaimable - Mapped 這部分的內(nèi)存由于理論上是可以被Kernel回收的，所以這里也計算在free中，但是這是一個理論上的值，實際上很難做到全部回收。 - feee 對應 MemFree

3.1.2 Used RAM

包括 used pss , kernel兩個部分。 - used pss 對應兩個變量的差值，即totalPss - cachedPss。

• kernel 對應 Shmem + SUnreclaim + VmallocUsed + PageTables + KernelStack 其中VmallocUsed 是統(tǒng)計/proc/vmallocinfo中除ioremap,map_lowmem,vm_map_ram之外的和，詳細見Debug.get_allocated_vmalloc_memory() 這部分即是對kernel的內(nèi)存占用的一個統(tǒng)計，如果要統(tǒng)計kernel的內(nèi)存占用，這個稍微準確一些。

3.1.3 ZRAM

• 第一個數(shù) 用變量zramtotal來代替，表示zram實際占用的物理內(nèi)存，是從/sys/block/zram0/mm_stat中統(tǒng)計而來
• 第二個數(shù) 對應 SwapTotal - SwapFree , 是已經(jīng)在swap區(qū)的內(nèi)存大小
• 第三個數(shù) 對應 SwapTotal， 是整個swap區(qū)的大小

3.1.4 Lost RAM

對應MemTotal - (totalPss - totalSwapPss) - MemFree - (cached kernel) - (kernel) - zramtotal。

前面已經(jīng)說過，totalPss對應展示信息下的 cached pss + used pss。 而totalSwapPss是統(tǒng)計所有進程所有VMA中SwapPss的頁，含義是已經(jīng)換入到swap區(qū)的頁，則(totalPss - totalSwapPss)就表示未進入交換區(qū)的PSS。

Lost RAM也與 (Total RAM) - (Free RAM) - (Used RAM) - (zramtotal) + (SwapTotal - SwapFree)的值大致相對應，詳細見代碼中的計算。 Lost RAM 可以理解為內(nèi)存統(tǒng)計的誤差，是某些部分被重復計算或沒有計算?？梢詤⒖歼@里。

就我的理解，kernel USED部分中VmallocUsed就存在統(tǒng)計不一致的問題，詳細見下一節(jié)。

思考問題：
更詳細的影響Lost RAM的因素有哪一些呢？如何讓Lost RAM的誤差更小呢？留待后續(xù)進一步追查。

3.1.5 kernel的統(tǒng)計誤差

上面說到kernel的內(nèi)存占用包含Shmem + SUnreclaim + VmallocUsed + PageTables + KernelStack這幾個部分，而VmallocUsed 是統(tǒng)計/proc/vmallocinfo輸出中不含有ioremap,map_lowmem,vm_map_ram關鍵字的內(nèi)存區(qū)間之和，詳細見Debug.get_allocated_vmalloc_memory()。

//frameworks/base/core/jni/android_os_Debug.cpp static long get_allocated_vmalloc_memory() { }

VmallocUsed在這里會有一些統(tǒng)計上的誤差，這個誤差就造成了kernel的統(tǒng)計誤差。

VmallocUsed對/proc/vmallocinfo的統(tǒng)計誤差主要表現(xiàn)在以下方面，詳細看2.2節(jié)。

• Kernel code 的重復統(tǒng)計

此處應該是 Android 的一個統(tǒng)計bug， kernel code的內(nèi)存占用，既統(tǒng)計在了memblock reserved部分，又統(tǒng)計在了VmallocUsed部分。

• Binder的占用誤差

binder占用的內(nèi)存，在進程PSS中已經(jīng)統(tǒng)計，又統(tǒng)計在了kernel中，而且統(tǒng)計的是整個VMA區(qū)間而非實際物理占用，這造成了統(tǒng)計上的誤差。

3.2 進程PSS情況

是對系統(tǒng)所有用戶態(tài)進程PSS情況的統(tǒng)計，統(tǒng)計的基礎是以pid獲取每個進程的PSS占用情況，調(diào)用到的方法是Debug.getMemoryInfo()，最終是統(tǒng)計/proc/pid/smaps下的數(shù)據(jù)。各類型的內(nèi)存占用信息保存在 Debug.MemoryInfo 對象中。

詳細的單個進程的內(nèi)存占用統(tǒng)計可以查看 第四章。

//frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.javaDebug.MemoryInfo mi = new Debug.MemoryInfo();......//調(diào)用到JNI中的 android_os_Debug_getDirtyPagesPid() --> read_mapinfo()//具體就是解析 /proc/pid/smaps 中的內(nèi)存區(qū)間，按類型匯總信息Debug.getMemoryInfo(pid, mi);

一個進程的PSS就是這些信息的相加：

//frameworks/base/core/java/android/os/Debug.java public int getTotalPss() {return dalvikPss + nativePss + otherPss + getTotalSwappedOutPss(); }public int getTotalSwappedOutPss() {return dalvikSwappedOutPss + nativeSwappedOutPss + otherSwappedOutPss; }

1、Total PSS by process

Total PSS by process下是由大到小顯示所有進程的PSS情況。

2、Total PSS by OOM ADJ

Total PSS by OOM adjustment下是以進程的OOM ADJ值(/proc/pid/oom_score_adj, 范圍在[-1000,1000])的區(qū)間分類來統(tǒng)計進程的PSS。ADJ的區(qū)間與類別對應如下：

對于Cached的進程，其ADJ很小(<900)，這部分進程的內(nèi)存占用計算到了Free RAM中，即系統(tǒng)認為這部分進程是可以回收的。

static final int[] DUMP_MEM_OOM_ADJ = new int[] {ProcessList.NATIVE_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Native”ProcessList.SYSTEM_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “System” ProcessList.PERSISTENT_PROC_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Persistent"ProcessList.PERSISTENT_SERVICE_ADJ,//ADJ在此區(qū)間的為 “Persistent Service"ProcessList.FOREGROUND_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Foreground"ProcessList.VISIBLE_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Visible"ProcessList.PERCEPTIBLE_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Perceptible"ProcessList.BACKUP_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Backup"ProcessList.HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Heavy Weight"ProcessList.SERVICE_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “A Services"ProcessList.HOME_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Home"ProcessList.PREVIOUS_APP_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “Previous"ProcessList.SERVICE_B_ADJ, //ADJ在此區(qū)間的為 “B Services"ProcessList.CACHED_APP_MIN_ADJ //ADJ大于此值的為 “Cached" };

3、Total PSS by category

Total PSS by category下是以內(nèi)存占用的類型分類來統(tǒng)計進程的PSS。

4、從進程角度看

這里說的是用戶態(tài)進程的內(nèi)存占用，其實內(nèi)核線程也有內(nèi)存占用，只是Linux/Android并未進行統(tǒng)計，內(nèi)核線程的內(nèi)存占用分散在Kernel的各類占用里，比如KernelStack,Slab等 。

幾個概念： 查看一個進程的內(nèi)存占用，需要弄清楚以下幾個概念： - VSS (Virtual Set Size) 虛擬耗用內(nèi)存（包含共享庫占用的內(nèi)存，以及分配但未使用內(nèi)存） - RSS (Resident Set Size) 實際使用物理內(nèi)存（包含共享庫占用的全部內(nèi)存） - PSS (Proportional Set Size) 實際使用的物理內(nèi)存（比例分配共享庫占用的內(nèi)存） - USS (Unique Set Size) 進程獨自占用的物理內(nèi)存（不包含共享庫占用的內(nèi)存）

一般來說內(nèi)存占用大小有如下規(guī)律：VSS >= RSS >= PSS >= USS

PSS和USS反應進程的內(nèi)存占用比較有意義，PSS是按進程數(shù)比例分配共享庫內(nèi)存，而USS是不包括共享庫內(nèi)存，當一個進程被銷毀后，RSS是真實返回給系統(tǒng)的物理內(nèi)存。 具體可以參考這里

4.1 dumpsys meminfo pid

dumpsys meminfo pid 是顯示指定pid進程的PSS內(nèi)存占用詳細信息，這里說明不接任何參數(shù)的情況。

獲取指定pid進程的內(nèi)存占用信息是通過Debug.getMemoryInfo(pid, mi)讀取整理/proc/pid/smaps下的數(shù)據(jù)，而展示這些信息是在 ActivityThread.dumpMemInfoTable()中。

4.1.1 /proc/pid/smaps

/proc/pid/maps 展示指定pid進程下的虛擬地址空間分布，而/proc/pid/smaps則是對每一虛擬地址區(qū)間(VMA)更詳細的展示。

具體代碼在:

//fs/proc/task_mmu.c static int show_smap(struct seq_file m, void v, int is_pid)

使用如下的調(diào)用關系遍歷一個VMA的所有頁框(page frame)對應的struct page，統(tǒng)計的信息填充到 struct mem_size_stats結(jié)構(gòu)體。

walk_page_vma(vma, &smaps_walk) --> __walk_page_range() --> walk_pgd_range()

以下面例子說明一個VMA展示字段的含義：

70d98c8000-70d98f0000 r-xp 00000000 fc:00 493 /system/lib64/vndk-sp-28/libhwbinder.so //VMA名稱，這個關鍵字決定了這段VMA的類型 Size: 160 kB //該VMA占用的虛擬地址空間大小 Rss: 132 kB //實際占用的物理頁 Pss: 3 kB //獨占頁+按比例分配的共享頁 Shared_Clean: 132 kB //共享頁（比如共享庫使用到的頁）中符合 PageDirty(page) 的頁 Shared_Dirty: 0 kB //共享頁（比如共享庫使用到的頁）中不符合 PageDirty(page) 的頁 Private_Clean: 0 kB //獨占頁中符合 PageDirty(page) 的頁 Private_Dirty: 0 kB //獨占頁中不符合 PageDirty(page) 的頁 Referenced: 132 kB //符合PageReferenced(page)的頁 Anonymous: 0 kB //符合PageAnon(page)的頁 AnonHugePages: 0 kB Shared_Hugetlb: 0 kB Private_Hugetlb: 0 kB Swap: 0 kB //swap的頁 SwapPss: 0 kB //swap的頁按比例分配 KernelPageSize: 4 kB MMUPageSize: 4 kB Locked: 0 kB

/proc/pid/smaps展示的所有VMA的詳細信息是 dumpsys meminfo pid 顯示的基礎。

4.1.2 dumpMemInfoTable

將PSS的占用分為三大類: - nativePss 是native部分的PSS,對應Debug.MemoryInfo.nativePss，對應HEAP_NATIVE類型. /proc/pid/smaps中包含"[heap]","[anon:libc_malloc]"關鍵字的VMA都計作nativePss - dalvikPss 是dalvik部分的PSS，對應Debug.MemoryInfo.dalvikPss，對應HEAP_DALVIK類型. /proc/pid/smaps中包含"/dev/ashmem/"開頭部分關鍵字的VMA計作dalvikPss，具體見read_mapinfo()。 - otherPss 是除native和dalvik部分之外的PSS，對應Debug.MemoryInfo.otherPss，對應HEAP_UNKNOWN類型，也對應OTHER_DALVIK_OTHER到OTHER_OTHER_MEMTRACK的17個子類型. 這17個子類型都對應/proc/pid/smaps中VMA名稱的關鍵字，具體見read_mapinfo()。

每一類型的Pss，又細分為下面這些部分，都是根據(jù)/proc/smaps下各VMA中頁類型統(tǒng)計而來。 - xxxPrivateDirty(Private_Dirty) - xxxSharedDirty(Shared_Dirty) - xxxPrivateClean(Private_Clean) - xxxSharedClean(Shared_Clean) - xxxSwappedOut(Swap) - xxxSwappedOutPss(SwapPss)

比如getTotalSwappedOutPss()就等于dalvikSwappedOutPss + nativeSwappedOutPss + otherSwappedOutPss。

dumpsys meminfo pid 默認的輸出主要有下面兩個部分： 1、PSS Summary - Native Heap 對nativePss的展示，還包括堆的情況： Heap Size, Heap Alloc, Heap Free. 調(diào)用了 mallinfo() --> je_mallinfo()獲取navite 堆的信息。 - Dalvik Heap 對dalvikPss的展示，還包括堆的情況： Heap Size, Heap Alloc, Heap Free. 調(diào)用了Runtime.totalMemory() 和 Runtime.freeMemory()來獲取dalvik 堆 Heap Size 和 Heap Free的信息。 - Other 對otherPss下17個子類型Pss的展示，比如 Dalvik Other 對應類型OTHER_DALVIK_OTHER， 對于字段全位0的每一展示出來。 - Total 對上面所有部分的相加。

2、App Summary - Java Heap: dalvikPss 和 OTHER_ART 類型的PSS中PrivateDirty 部分之和。 - Native Heap: nativePss 中 PrivateDirty 部分。 - Code: OTHER_SO,OTHER_JAR,OTHER_APK,OTHER_TTF,OTHER_DEX,OTHER_OAT類型的PSS中PrivateDirty 部分之和。 - Stack: OTHER_STACK 類型的PSS中的 PrivateDirty 部分。 - Graphics: OTHER_GL_DEV,OTHER_GRAPHICS,OTHER_GL類型的PSS中PrivateDirty 部分之和。 - Private Other: 見 Debug.getSummaryPrivateOther() - System: 見 Debug.getSummarySystem()

4.2 procrank

涉及的代碼如下：

system/extras/procrank/ system/extras/libpagemap/

procrank 主要展示所有用戶態(tài)進程的VSS/RSS/PSS/USS情況，用到的信息是 /proc/pid/maps 下的進程地址區(qū)間， 以及 使用/proc/pid/pagemap來得到物理頁使用情況。

int main(int argc, char *argv[]) {....std::vector<proc_info> procs(num_procs);for (i = 0; i < num_procs; i++) {....//pm_process_t *proc;//解析/proc/pid/maps下的進程地址區(qū)間信息，保存到proc->map[]數(shù)組中error = pm_process_create(ker, pids[i], &proc);....//將 proc->map[]下的VMA信息轉(zhuǎn)換為 procs[i].usage 信息error = pm_process_usage_flags(proc, &procs[i].usage, flags_mask, required_flags);....}//展示的VSS,RSS,PSS,USS 分別用到了 proc.usage.vss,proc.usage.rss,proc.usage.pss,proc.usage.uss }

4.2.1 /proc/pid/maps

/proc/pid/maps 展示指定pid進程下的虛擬地址空間分布，每一行對應一段虛擬地址空間，在Kernel 中對應一個 struct vm_area_struct結(jié)構(gòu)，稱為一個VMA(virtual memory area)。

一行信息包括該VMA的起始地址，結(jié)束地址，權(quán)限，偏移量，路徑等。示例如下：

70d965c000-70d9662000 r--p 000fa000 fc:00 523 /system/lib64/libc.so 7fc89fe000-7fc8a1f000 rw-p 00000000 00:00 0 [stack]

4.2.2 /proc/pid/pagemap

從 /proc/pid/maps得到所有的VMA之后，還需要知道VMA對應的物理內(nèi)存情況，因為進程分配一個VMA后，只是得到了一段虛擬地址空間，只有在真正使用內(nèi)存時才會分配對應的物理內(nèi)存。

/proc/pid/pagemap 就是用來查詢一個VMA的物理內(nèi)存情況。 seek到 /proc/pid/pagemap虛擬地址區(qū)間的起始位置，就能讀到該段線性地址區(qū)間的物理頁情況，每一個64位int描述了一個物理頁的情況。詳細見pagemap文檔。

pagemap具體實現(xiàn)代碼在:

//proc/task_mmu.c static ssize_t pagemap_read(struct file file, char __user buf, size_t count, loff_t *ppos)

procrank 流程中關鍵的轉(zhuǎn)換 pagemap 就是在 pm_map_usage_flags()中，從其中可以看出VSS/RSS/PSS/USS的具體差異。

//map:描述一個VMA int pm_map_usage_flags(pm_map_t *map, pm_memusage_t *usage_out,uint64_t flags_mask, uint64_t required_flags) {//使用 /proc/pid/pagemap 得到該VMA映射的物理頁的信息，//每一個物理頁的情況是一個uint64_t，保存在pagemap[]中，len是該VMA所占的頁數(shù)error = pm_map_pagemap(map, &pagemap, &len);....//遍歷該VMA下的每一物理頁(pagemap[i])for (i = 0; i < len; i++) {//只要分配了地址空間都計算在VSS中，無論物理上是否分配（物理頁不存在）usage.vss += map->proc->ker->pagesize;//如果該物理頁不存在或者該物理頁沒有被swap，則繼續(xù)if (!PM_PAGEMAP_PRESENT(pagemap[i]) && !PM_PAGEMAP_SWAPPED(pagemap[i]))continue;....//通過該頁PFN得到該物理頁被映射的次數(shù)count，通過/proc/pid/kpagecount節(jié)點error = pm_kernel_count(map->proc->ker, PM_PAGEMAP_PFN(pagemap[i]),&count);....//只要映射過，該頁就計算在RSS中usage.rss += (count >= 1) ? map->proc->ker->pagesize : (0);//按映射的次數(shù)比例分配該頁的大小，計算在PSS中usage.pss += (count >= 1) ? (map->proc->ker->pagesize / count) : (0);//只有被映射過一次，才計算在USS中，即映射多次的頁(比如共享庫)比計算在USS中usage.uss += (count == 1) ? (map->proc->ker->pagesize) : (0);....} }

留個問題： 為什么 dumpsys meminfo pid 顯示的進程PSS大小，比procrank展示的進程PSS大小多？ 是多統(tǒng)計了swap?

5、總結(jié)

回應一下文本開頭所提的問題。
1、為什么/proc/meminfo中的內(nèi)存總大小比物理內(nèi)存小?/proc/meminfo中的MemTotal相比物理內(nèi)存少了兩個部分:

• kernel進入前預申請的部分，此時memblock還未初始化。這部分的大小可以統(tǒng)計 /d/memblock/memory相對物理內(nèi)存少的部分。
• kernel reserved的部分。這部分內(nèi)存的大小可以統(tǒng)計/d/memblock/reserved中的各部分之和。

2、怎么看Android還剩多少可用內(nèi)存比較準確？
查看dumpsys meminfo中 Free RAM 的部分相對準確， 而/proc/meminfo中的MemAvailable只是一個理論上通過回收能達到的最大值，實際上很難達到。

3、怎么看Kernel的內(nèi)存占用比較準確？
查看dumpsys meminfo中 Used RAM下的kernel部分的大小，它也是/proc/meminfo中下面部分的和： Shmem + SUnreclaim + VmallocUsed + PageTables + KernelStack。 但是這部分的統(tǒng)計比實際占用要多，主要在VmallocUsed的統(tǒng)計，詳細看 3.1.5節(jié)

4、是哪些因素影響了Lost RAM的大小？
有一個因素是Android 對 kernel的內(nèi)存占用統(tǒng)計存在偏差，這有體現(xiàn)在對/proc/vmalloc中內(nèi)存區(qū)間的統(tǒng)計。

5、怎么看一個進程的內(nèi)存占用比較合適？
一個進程的內(nèi)存占用有VSS/RSS/PSS/USS之分，USS是進程的獨占物理內(nèi)存大小，PSS則是USS加上按比例分配的共享庫內(nèi)存，相對來說PSS更加合適。 通過dumpsys meminfo pid查看指定進程的PSS情況。

總結(jié)

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