androidnative内存

A. Android内存性能

最近看到测试同事在模拟Android低内存场景，原来是测试后台Service是否能被杀死。

为了顺利测试，我着手编写了一个内存测试工具，名为Ramtool。

1. 最大可用物理内存

1.1 背景

如何完全占用Android的物理内存，并非简单通过new申请内存就能实现。

Android的Framework在java层，因此App进程需要启动jvm虚拟机，运行在jvm中的程序都会受到jvm最大heap限制。

Android的jvm同样受到system/build.prop控制，现代Android系统默认jvm启动heap为64MB，最大扩容256MB。

1.2 方案

1.2.1 占用内存

总体思路是摆脱android jvm，使用C/C++制作Native动态链接库，直接向Linux内核申请内存。

此外，Native还可以摆脱jvm的操作时内存的cpu损耗，摆脱jvm的gc控制，实现手动释放内存防止影响后续测试。

现代操作系统，包括Linux，都使用了虚拟内存的概念来进行进程间内存隔离。

如果只是不停通过malloc申请堆内存，即使申请的内存容量已经远远超过硬件物理内存，也不会发生OOM崩溃。

1.2.2 工程实现

Native OOM崩溃可能会影响进程稳定性，申请到的内存释放也会很麻烦，所以，放到子进程里去申请heap内存，每次申请1MB，直到子进程崩溃，catch住binder的跨进程通信异常时，就判断为可用的最大物理内存。

在大部分机型上都是没问题的，但在部分超大内存机型上，例如realme的16GB内存机型，单进程系统限制最大内存为10GB，所以为了测试极限物理内存占用，还要采用多进程方案。

申请完内存，记得要在每次测试完成后，即使进行内存释放。内存泄漏会影响后续内存测试的准确性。

1.2.3 结果

6GB ram的红米K30手机上，app最大可用的物理内存极限在4GB左右。

16GB ram的Realme手机上，app最大可用的物理内存极限在11.5GB左右。

2. 内存带宽

2.1 背景

做完最大可用内存后，感觉做都做了，不如再做一个内存带宽测试工具。

市面上的内存带宽测试都太抽象了，不知道对应到代码上具体是什么样的性能。

内存不像是硬盘，可以很直接看到读写性能。

所以应该怎样做呢？

2.2 方案

2.2.1 开源方案

先看下开源的方案都是怎么做的。

2.2.2 硬件原理

我们再来看下CPU的硬件工作方式。

为了最大程度利用内存带宽，所以stream中选择数据类型也使用了double。

所以直接用stream就完了吗?

Stream的方案并不能最大程度发挥内存带宽。

2.2.3 小故事

（此段故事可以跳过阅读）

（故事结束，正文开始）

但实际上内存就是慢的一批，测试发现系统memcpy很慢，开始翻对应Android版本的Linux内核源代码，发现历史上Linux的内存拷贝可以简单理解为就是个for循环，按照最小内存单位进行拷贝...

且现代处理器都支持SIMD指令，例如x86指令集阵营的SSE系列指令集，AVX指令集；arm阵营的neon指令，advanc-simd指令，还有最新arm-v9上的SVE指令，都是SIMD指令集。

使用SIMD指令对于测试内存带宽，可以最大限度避免CPU的影响，提高带宽。

2.2.4 最终方案

参考ARM公司最新的优化库，分段对内存进行拷贝。

使用SIMD指令的memcpy进行内存带宽测试，相比于stream的内存方案，内存带宽大很多。

其他内存操作算法参考stream。

内存带宽测试功能截图：

3. 缓存/内存延迟

3.1 背景

做完内存带宽后，感觉做都做了（梅开二度），专业测试工具怎么能少了内存延迟测试。

CPU只能操作寄存器上的数据，CPU在操作数据前必须要将数据从内存载入到寄存器。

内存太慢了，所以CPU厂商通过SRAM实现了缓存。

缓存对于程序来说是透明的，只能通过细微的逐步扩大容量访问内存才能测得缓存延迟。

所以应该怎样做呢？

3.2 方案

3.2.1 算法

先看看开源是怎么做的。

3.2.2 参数

经过多次实验，步长取2048字节，容量为256MB时，测试结果较为准确，且测试时长可接受。

3.2.3 数据处理

经过上面的步骤，已经可以成功取到内存延迟的数据。

将数据导入excel，先画图观察下数据曲线。

首先访问命中cache，随着访问容量增大，逐渐冲破cache容量，cache命中率下降。

算法实现：

3.2.4 结果

通过数据分析，计算出cache和内存的延迟平台的均值大小，还用数据画了个折线图：

4. 总结

似乎目前市面上Android平台还没有比较专业倾向的内存测试工具，简陋封装了下UI，发布到了github，让大家有的用。

测试结果仅具备横向机型间对比。

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

拒绝白嫖，从你我做起，给个star再拿代码～