剩余|可能会_android内存管理

篇首语：本文由编程笔记#小编为大家整理，主要介绍了android内存管理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

虚拟内存

如果在程序被挂起或被换出前仅仅使用了一部分进程快&＃xff0c;那么为该进程给内存中装入太多的块显然会带来巨大的浪费。而虚拟内存借助磁盘和内存交换&＃xff0c;仅仅装入这小部分块来更好地使用内存&＃xff0c;然后&＃xff0c;如果程序转移到或访问到不在内存中的某个快中的指令或数据时&＃xff0c;就会引发一个中断&＃xff0c;告诉操作系统读取需要的块。
我们知道进程中的所有内存访问都是逻辑地址&＃xff0c;这些逻辑地址在运行时动态的被转换成物理地址&＃xff0c;而这意味着一个进程可以被换入或换出内存&＃xff0c;使得进程可以在执行过程中的不同时刻占据内存中的不同区域。还有一个进程可以划分成许多块&＃xff0c;在执行过程中&＃xff0c;这些块不需要连续的位于内存中。这两点也是虚拟内存突破所在。

接下来看虚拟内存重要的一些概念和组成

• 页号&＃xff1a;每个进程内存都可以分割成好多块&＃xff0c;每一块有对应的页号标记。
• 页框号&＃xff1a;正真物理内存也相当于被分成N多块&＃xff0c;每一块对应其中一个页框号
• 页表项&＃xff1a;它通常由页号是否存在内存标记&＃xff0c;控制位&＃xff0c;页框号等组成&＃xff0c;是一个检索页号对应的页框号&＃xff0c;每一个页对应一个页表项。
• 页表&＃xff1a;有多个页表项组成&＃xff0c;当启动进程时&＃xff0c;该页表会加载到内存&＃xff0c;并通过一些策略管理页表项。
• 虚拟地址(逻辑地址)&＃xff1a;页号&＃xff0c;偏移量
• 物理地址&＃xff1a;页框号&＃xff0c;偏移量&＃xff0c;就是内存实际地址
• 转换检测缓冲区(TLB)&＃xff1a;它是位于CPU和内存之间的一个高速缓存存储器&＃xff0c;用来存储访问过的页表项&＃xff0c;避免了每个虚拟内存访问引起了两次物理内存访问(一次页表项&＃xff0c;另一次读取需要的数据)。
• 辅存&＃xff1a;就是物理磁盘之类存储外介

其虚拟内存分页地址转换过程如图&＃xff1a;

其转换检测缓冲区的使用&＃xff1a;

虚拟内存整个操作流程&＃xff1a;

内存的分配层

Native层&＃xff1a;本地层的程序基本上是由c/c&＃43;&＃43;编写的&＃xff0c;与开发人员直接相关的内存函数包括malloc/free&＃xff0c;new/delete等&＃xff0c;这部分不受Java Object Head的大小限制&＃xff0c;但它会受到系统的限制&＃xff0c;这块动态分配的内存需要人工管理&＃xff0c;容易出现内存致命Bug&＃xff0c;因此谷歌应用了智能指针来尽量避免这块&＃xff0c;如果开发人员过多使用Native层去分配内存的话&＃xff0c;可能会引发系统采取激进的方式杀掉某些进程。
Java层(Java Object Head)&＃xff1a;它的最大值就是指我们android应用程序能够使用的最大内存&＃xff0c;它通常是通过new&＃xff0c;或者加载图像(External Memory也叫Bitmap Memory)分配内存,可以通过-Xms和-Xmx选项来指定Java Object Heap的最小值和最大值&＃xff0c;但相对于Native层&＃xff0c;其分配的内存不需要人工去管理释放。

进程间通信——mmap

一般来说&＃xff0c;如果进程间通讯不通过内存映射共享的话&＃xff0c;每次的进程通讯会涉及到四次的复制操作&＃xff0c;并且这四次进程复制操作是发生在内核和进程两者之间&＃xff0c;而不是发生内核或进程两者之间&＃xff0c;这中复制操作开销相对于后两者复制操作来说较大&＃xff0c;其进程通讯过程如图&＃xff1a;

从图中来看&＃xff0c;四次过程&＃xff0c;分贝是两次read(),write()方法&＃xff0c;首先server从文件读取数据到进程空间中&＃xff0c;再从进程写到内核通讯通道中&＃xff0c;然后client再从该内核通道中读取数据到它的进程空间中&＃xff0c;最后才写到输出文件中。
其mmap可以将某个设备或者文件映射到应用进程的内存空间中&＃xff0c;这样访问这块内存就相当于对设备/文件进行读写&＃xff0c;而不需要再通过两次的read()和两次的write()了&＃xff0c;而仅仅需要一次read()和一次write(),因此Android经常通过mmap用于进程间通信&＃xff0c;即通过映射同一块物理内存来共享内存&＃xff0c;其整个过程如图&＃xff1a;

关于mmap性能及详细细节&＃xff0c;请参考以下这篇博客&＃xff0c;这篇博客有提到过&＃xff1a;
http://blog.csdn.net/xuguoli_beyondboy/article/details/45085703

Low Memory Killer

当运行的程序超过一定数量&＃xff0c;或者涉及复杂的计算时&＃xff0c;很可能出现内存不足&＃xff0c;进而导致系统卡顿的现象&＃xff0c;在Android中&＃xff0c;用户如果启动的应用程序(如Activity Finish())&＃xff0c;该进程不是马上被清理&＃xff0c;而是驻留在内存中&＃xff0c;这样加快再次启动的速度&＃xff0c;但增加了内存开销。
android在管理内存不足时&＃xff0c;主要通过lowmem_adj和lowmem_minfree去判断&＃xff0c;其中lowmen_adj和lowmem_minfreed一一对应&＃xff0c;其中adj的取值范围是-17~15&＃xff0c;数字越小表示进程级别越高(通常只有0~15被使用)。
源码分析:
Lowmemorykiller.c

//默认定义了4个
static int lowmem_adj[6] &＃61;
0,
1,
6,
12,
;
//这是默认一页为4kB
static int lowmem_adj_size &＃61; 4;
//默认定义了4个
//lowmem_minfree[i]*lowmem_adj_size&＃61;nMB
static size_t lowmem_minfree[6] &＃61;
3 * 512, /* 6MB */
2 * 1024, /* 8MB */
4 * 1024, /* 16MB */
16 * 1024, /* 64MB */
;

第一个数组lowmen_adj最多有6个元素(默认只定义了4个)&＃xff0c;它adj值对应是否杀掉该层级进程的内存容量临界值&＃xff0c;第二个数组对应”层级”的描述&＃xff0c;如&＃xff1a;
lowmen_minfree的第一个元素时3*512&＃xff0c;即3*512*lowmen_adj_size&＃61;6MB&＃xff0c;其对应的adj的值为0&＃xff0c;如果Android系统可用内存小于6MB时&＃xff0c;adj值为0以下的那些进程就会被清理。
当我们可以下面两个文件去修改&＃xff0c;如&＃xff1a;
/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj 0,8
/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree 10244096
当系统的内存剩余空间于1024*4~4096*4之间&＃xff0c;oom_adj大于或等于8的进程将会被杀掉。
源码分析&＃xff1a;

static int lowmem_shrink(int nr_to_scan, gfp_t gfp_mask);
//当内存较低且需要释放时&＃xff0c;会初始化shrinker
static struct shrinker lowmem_shrinker &＃61;
.shrink &＃61; lowmem_shrink,
.seeks &＃61; DEFAULT_SEEKS * 16
;
static int __init lowmem_init(void)
register_shrinker(&lowmem_shrinker);
return 0;
static void __exit lowmem_exit(void)
unregister_shrinker(&lowmem_shrinker);
module_init(lowmem_init);
module_exit(lowmem_exit);
static int lowmem_shrink(int nr_to_scan, gfp_t gfp_mask)
struct task_struct *p;
struct task_struct *selected &＃61; NULL;
int rem &＃61; 0;
int tasksize;
int i;
int min_adj &＃61; OOM_ADJUST_MAX &＃43; 1;
int selected_tasksize &＃61; 0;
int selected_oom_adj;
//获取lowmen_adj的数组长度
int array_size &＃61; ARRAY_SIZE(lowmem_adj);
//剩余内存
int other_free &＃61; global_page_state(NR_FREE_PAGES);
//获取剩余分页
int other_file &＃61; global_page_state(NR_FILE_PAGES);
// 获取较小的那个长度的值
if (lowmem_adj_size array_size &＃61; lowmem_adj_size;
if (lowmem_minfree_size array_size &＃61; lowmem_minfree_size;
//查找小于内存临界值的最小min_adj
for (i &＃61; 0; i if (other_free other_file min_adj &＃61; lowmem_adj[i];
break;


if (nr_to_scan > 0)
lowmem_print(3, "lowmem_shrink %d, %x, ofree %d %d, ma %d\\n",
nr_to_scan, gfp_mask, other_free, other_file,
min_adj);
rem &＃61; global_page_state(NR_ACTIVE_ANON) &＃43;
global_page_state(NR_ACTIVE_FILE) &＃43;
global_page_state(NR_INACTIVE_ANON) &＃43;
global_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
if (nr_to_scan <&＃61; 0 || min_adj &＃61;&＃61; OOM_ADJUST_MAX &＃43; 1)
lowmem_print(5, "lowmem_shrink %d, %x, return %d\\n",
nr_to_scan, gfp_mask, rem);
return rem;

selected_oom_adj &＃61; min_adj;
//获取锁
read_lock(&tasklist_lock);
//寻找被杀死进程的处理
for_each_process(p)
struct mm_struct *mm;
int oom_adj;
task_lock(p);
mm &＃61; p->mm;
if (!mm)
task_unlock(p);
continue;

oom_adj &＃61; mm->oom_adj;
//如果oom_adj小于min_adj就不杀死
if (oom_adj task_unlock(p);
continue;

//该进程的内存占用大小
tasksize &＃61; get_mm_rss(mm);
task_unlock(p);
//内存占用大小不超过0&＃xff0c;该进程不被杀死
if (tasksize <&＃61; 0)
continue;
//如果当前的进程比前一个刚被杀死的进程的oom_adj或分配内存大小要小&＃xff0c;则该进程不被杀死
if (selected)
if (oom_adj continue;
if (oom_adj &＃61;&＃61; selected_oom_adj &&
tasksize <&＃61; selected_tasksize)
continue;
//选择当前进程为该被杀死的进程
selected &＃61; p;
selected_tasksize &＃61; tasksize;
selected_oom_adj &＃61; oom_adj;
//输出进程id标识&＃xff0c;进程描述&＃xff0c;adj值&＃xff0c;进程内存占用大小
lowmem_print(2, "select %d (%s), adj %d, size %d, to kill\\n",
p->pid, p->comm, oom_adj, tasksize);

//杀死该进程
if (selected)
lowmem_print(1, "send sigkill to %d (%s), adj %d, size %d\\n",
selected->pid, selected->comm,
selected_oom_adj, selected_tasksize);
force_sig(SIGKILL, selected);
rem -&＃61; selected_tasksize;

lowmem_print(4, "lowmem_shrink %d, %x, return %d\\n",
nr_to_scan, gfp_mask, rem);
//释放锁
read_unlock(&tasklist_lock);
return rem;


进程可以通过两种方法来改变自己的adj
修改/proc//oom_adj 的值&＃xff0c;如在init.rc&＃xff1a;
on early-init
# Set init and its forked children&＃39;s oom_adj.
write /proc/1/oom_adj -16
那么这样保证PID为1的进程不会被杀死。
在AndroidManifest.xml文件中给application标签添加”android&＃xff1a;persistent&＃61;true”属性来确保该进程不被杀死。

进程和oom_adj之间关系

进程可以规划为几块&＃xff1a;前台进程&＃xff0c;可见进程&＃xff0c;服务进程&＃xff0c;后台进程&＃xff0c;空进程。
它们所属的adj值如图所示&＃xff1a;

参考资料&＃xff1a;
http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/8852432
http://www.programering.com/a/MjNzADMwATE.html
http://www.kohala.com/start/unpv22e/unpv22e.chap12.pdf