androidnative內存

A. Android內存性能

最近看到測試同事在模擬Android低內存場景，原來是測試後台Service是否能被殺死。

為了順利測試，我著手編寫了一個內存測試工具，名為Ramtool。

1. 最大可用物理內存

1.1 背景

如何完全佔用Android的物理內存，並非簡單通過new申請內存就能實現。

Android的Framework在java層，因此App進程需要啟動jvm虛擬機，運行在jvm中的程序都會受到jvm最大heap限制。

Android的jvm同樣受到system/build.prop控制，現代Android系統默認jvm啟動heap為64MB，最大擴容256MB。

1.2 方案

1.2.1 佔用內存

總體思路是擺脫android jvm，使用C/C++製作Native動態鏈接庫，直接向Linux內核申請內存。

此外，Native還可以擺脫jvm的操作時內存的cpu損耗，擺脫jvm的gc控制，實現手動釋放內存防止影響後續測試。

現代操作系統，包括Linux，都使用了虛擬內存的概念來進行進程間內存隔離。

如果只是不停通過malloc申請堆內存，即使申請的內存容量已經遠遠超過硬體物理內存，也不會發生OOM崩潰。

1.2.2 工程實現

Native OOM崩潰可能會影響進程穩定性，申請到的內存釋放也會很麻煩，所以，放到子進程里去申請heap內存，每次申請1MB，直到子進程崩潰，catch住binder的跨進程通信異常時，就判斷為可用的最大物理內存。

在大部分機型上都是沒問題的，但在部分超大內存機型上，例如realme的16GB內存機型，單進程系統限制最大內存為10GB，所以為了測試極限物理內存佔用，還要採用多進程方案。

申請完內存，記得要在每次測試完成後，即使進行內存釋放。內存泄漏會影響後續內存測試的准確性。

1.2.3 結果

6GB ram的紅米K30手機上，app最大可用的物理內存極限在4GB左右。

16GB ram的Realme手機上，app最大可用的物理內存極限在11.5GB左右。

2. 內存帶寬

2.1 背景

做完最大可用內存後，感覺做都做了，不如再做一個內存帶寬測試工具。

市面上的內存帶寬測試都太抽象了，不知道對應到代碼上具體是什麼樣的性能。

內存不像是硬碟，可以很直接看到讀寫性能。

所以應該怎樣做呢？

2.2 方案

2.2.1 開源方案

先看下開源的方案都是怎麼做的。

2.2.2 硬體原理

我們再來看下CPU的硬體工作方式。

為了最大程度利用內存帶寬，所以stream中選擇數據類型也使用了double。

所以直接用stream就完了嗎?

Stream的方案並不能最大程度發揮內存帶寬。

2.2.3 小故事

（此段故事可以跳過閱讀）

（故事結束，正文開始）

但實際上內存就是慢的一批，測試發現系統memcpy很慢，開始翻對應Android版本的Linux內核源代碼，發現歷史上Linux的內存拷貝可以簡單理解為就是個for循環，按照最小內存單位進行拷貝...

且現代處理器都支持SIMD指令，例如x86指令集陣營的SSE系列指令集，AVX指令集；arm陣營的neon指令，advanc-simd指令，還有最新arm-v9上的SVE指令，都是SIMD指令集。

使用SIMD指令對於測試內存帶寬，可以最大限度避免CPU的影響，提高帶寬。

2.2.4 最終方案

參考ARM公司最新的優化庫，分段對內存進行拷貝。

使用SIMD指令的memcpy進行內存帶寬測試，相比於stream的內存方案，內存帶寬大很多。

其他內存操作演算法參考stream。

內存帶寬測試功能截圖：

3. 緩存/內存延遲

3.1 背景

做完內存帶寬後，感覺做都做了（梅開二度），專業測試工具怎麼能少了內存延遲測試。

CPU只能操作寄存器上的數據，CPU在操作數據前必須要將數據從內存載入到寄存器。

內存太慢了，所以CPU廠商通過SRAM實現了緩存。

緩存對於程序來說是透明的，只能通過細微的逐步擴大容量訪問內存才能測得緩存延遲。

所以應該怎樣做呢？

3.2 方案

3.2.1 演算法

先看看開源是怎麼做的。

3.2.2 參數

經過多次實驗，步長取2048位元組，容量為256MB時，測試結果較為准確，且測試時長可接受。

3.2.3 數據處理

經過上面的步驟，已經可以成功取到內存延遲的數據。

將數據導入excel，先畫圖觀察下數據曲線。

首先訪問命中cache，隨著訪問容量增大，逐漸沖破cache容量，cache命中率下降。

演算法實現：

3.2.4 結果

通過數據分析，計算出cache和內存的延遲平台的均值大小，還用數據畫了個折線圖：

4. 總結

似乎目前市面上Android平台還沒有比較專業傾向的內存測試工具，簡陋封裝了下UI，發布到了github，讓大家有的用。

測試結果僅具備橫向機型間對比。

Ramtool項目地址：github.com/park671/Ramt...

拒絕白嫖，從你我做起，給個star再拿代碼～