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目錄
/proc//maps
背景
具體描述
代碼實現(xiàn)
實踐
/proc/pid/smaps
smaps各子項詳解
代碼實現(xiàn)
代碼調(diào)用的路徑如下：
小結(jié)
/proc/<pid>/maps
背景
相對于/proc/meminfo和dumpsys meminfo可以看到系統(tǒng)整體的內(nèi)存信息，我們還需要能夠具體到每一個進程內(nèi)存占用統(tǒng)計的信息。
在分析內(nèi)存問題的時候，會經(jīng)常依賴kernel的proc文件系統(tǒng)下各個進程的文件節(jié)點，從中獲取當(dāng)前進程的詳細內(nèi)存信息，今天就來簡單介紹一下比較常用的一個節(jié)點/proc/pid/maps
Proc/pid/maps顯示進程映射了的內(nèi)存區(qū)域和訪問權(quán)限。對應(yīng)內(nèi)核中的操作集為proc_pid_maps_op，具體的導(dǎo)出函數(shù)為：show_map
內(nèi)核中進程的一段地址空間用一個vm_area_struct結(jié)構(gòu)體表示，所有地址空間存儲在 ：struct task_struct ->?struct mm_struct ->?mmap鏈表中。
具體描述
如下為一個vm_area_struct結(jié)構(gòu)體的描述，詳解描述了一個虛擬內(nèi)存區(qū)域的信息。
vm_area_struct
struct vm_area_struct {/* The first cache line has the info for VMA tree walking. */unsigned long vm_start; /* Our start address within vm_mm. */ //區(qū)域的首地址unsigned long vm_end; /* The first byte after our end address within vm_mm. */ //區(qū)域的尾地址/* linked list of VM areas per task, sorted by address *///該vma在一個進程的vma鏈表中的前驅(qū)vma和后驅(qū)vma指針，鏈表中的vma都是按地址來排序的struct vm_area_struct *vm_next, *vm_prev; //vma表，下一個vma；vma表，上一個vmastruct rb_node vm_rb; //紅黑樹中對應(yīng)的節(jié)點/** Largest free memory gap in bytes to the left of this VMA.* Either between this VMA and vma->vm_prev, or between one of the* VMAs below us in the VMA rbtree and its ->vm_prev. This helps* get_unmapped_area find a free area of the right size.*/unsigned long rb_subtree_gap;/* Second cache line starts here. */struct mm_struct *vm_mm; /* The address space we belong to. */ // 所屬的內(nèi)存描述符,vma屬于哪個mm_structpgprot_t vm_page_prot; /* Access permissions of this VMA. */ //vma的訪問權(quán)限unsigned long vm_flags; /* Flags, see mm.h. */ /** For areas with an address space and backing store,* linkage into the address_space->i_mmap interval tree.** For private anonymous mappings, a pointer to a null terminated string* in the user process containing the name given to the vma, or NULL* if unnamed.*///shared聯(lián)合體用于和address space關(guān)聯(lián)union {struct {struct rb_node rb;unsigned long rb_subtree_last;} shared;const char __user *anon_name;};/** A file's MAP_PRIVATE vma can be in both i_mmap tree and anon_vma* list, after a COW of one of the file pages. A MAP_SHARED vma* can only be in the i_mmap tree. An anonymous MAP_PRIVATE, stack* or brk vma (with NULL file) can only be in an anon_vma list.*//*anno_vma_chain和annon_vma用于管理源自匿名映射的共享頁*/struct list_head anon_vma_chain; /* Serialized by mmap_sem &* page_table_lock */ struct anon_vma *anon_vma; /* Serialized by page_table_lock */ //指向匿名域的指針/*該vma上的各種標準操作函數(shù)指針集*/const struct vm_operations_struct *vm_ops;/* Information about our backing store: */unsigned long vm_pgoff; /* 映射文件的偏移量，以PAGE_SIZE為單位 */struct file * vm_file; /* 映射的文件，沒有則為NULL;可以通過這個區(qū)分匿名頁和文件頁*/void * vm_private_data; /* was vm_pte (shared mem) */#ifdef CONFIG_SWAPatomic_long_t swap_readahead_info;
#endif
#ifndef CONFIG_MMUstruct vm_region *vm_region; /* NOMMU mapping region */
#endif
#ifdef CONFIG_NUMAstruct mempolicy *vm_policy; /* NUMA policy for the VMA */
#endifstruct vm_userfaultfd_ctx vm_userfaultfd_ctx;
#ifdef CONFIG_SPECULATIVE_PAGE_FAULTseqcount_t vm_sequence;atomic_t vm_ref_count; /* see vma_get(), vma_put() */
#endifANDROID_KABI_RESERVE(1);ANDROID_KABI_RESERVE(2);ANDROID_KABI_RESERVE(3);ANDROID_KABI_RESERVE(4);ANDROID_VENDOR_DATA(1);
} __randomize_layout;下表為每一個用vm_area_struct描述的內(nèi)存區(qū)域的具體信息，表格第一列的字段對應(yīng)上面vm_area_struct結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的一些成員。
| vm_start | “-”前一列，如00377000 | 此段虛擬地址空間起始地址 |
| vm_pgoff | 第四列，如00000000 | 對有名映射，表示此段虛擬內(nèi)存起始地址在文件中以頁為單位的偏移。對匿名映射，它等于0或者vm_start/PAGE_SIZE |
| vm_flags | 第三列，如r-xp | 此段虛擬地址空間的屬性。每種屬性用一個字段表示，r表示可讀，w表示可寫，x表示可執(zhí)行，p和s共用一個字段，互斥關(guān)系，p表示私有段，s表示共享段，如果沒有相應(yīng)權(quán)限，則用’-’代替 |
| vm_file->f_dentry->d_inode->i_sb->s_dev | 第五列，如fd:00 | 映射文件所屬設(shè)備號。對匿名映射來說，因為沒有文件在磁盤上，所以沒有設(shè)備號，始終為00:00。對有名映射來說，是映射的文件所在設(shè)備的設(shè)備號 |
| vm_file->f_dentry->d_inode->i_ino | 第六列，如9176473 | 映射文件所屬節(jié)點號。對匿名映射來說，因為沒有文件在磁盤上，所以沒有節(jié)點號，始終為00:00。對有名映射來說，是映射的文件的節(jié)點號 |
| vm_end | “-”后一列，如00390000 | 此段虛擬地址空間結(jié)束地址 |
| 第七列，如/system/bin/init | 對有名來說，是映射的文件名。對匿名映射來說，是此段虛擬內(nèi)存在進程中的角色。[stack]表示在進程中作為棧使用，[heap]表示堆。其余情況則無顯示 |
具體的/proc/pid/maps文件實例：
vm_start -vm_end vm_flags vm_pgoff f_entry 映射的文件名/虛擬內(nèi)存的作用
5567882000-55678b2000 r--p 00000000 fd:06 564 /system/bin/init
55678b2000-556797b000 r-xp 00030000 fd:06 564 /system/bin/init
556797b000-556797f000 r--p 000f9000 fd:06 564 /system/bin/init
556797f000-5567980000 rw-p 000fc000 fd:06 564 /system/bin/init
5567980000-5567981000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap] //映射到堆
7f14800000-7f14c00000 rw-p 00000000 00:00 0 [anon:libc_malloc]
7f14d22000-7f14d24000 rw-p 00000000 00:00 0
7f14d24000-7f15d22000 ---p 00000000 00:00 0
7f15d22000-7f15d23000 ---p 00000000 00:00 0
7f15d23000-7f15e1f000 rw-p 00000000 00:00 0 [anon:stack_and_tls:508]
7f15e1f000-7f15e20000 ---p 00000000 00:00 0
7f15e20000-7f15e40000 rw-s 00000000 00:12 9778 /dev/__properties__/properties_serial
7f15e40000-7f15e60000 rw-s 00000000 00:12 9777 /dev/__properties__/u:object_r:wifi_prop:s0
7f15e60000-7f15e80000 rw-s 00000000 00:12 9776 /dev/__properties__/u:object_r:wifi_log_prop:s0
7f15e80000-7f15ea0000 rw-s 00000000 00:12 9775 /dev/__properties__/u:object_r:vold_prop:s0
7f15ea0000-7f15ec0000 rw-s 00000000 00:12 9774 /dev/__properties__/u:object_r:vndk_prop:s0
7f15ec0000-7f15ee0000 rw-s 00000000 00:12 9773 /dev/__properties__/u:object_r:virtual_ab_prop:s0
7f15ee0000-7f15f00000 rw-s 00000000 00:12 9772 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_zygote_disable_gl_preload:s0
7f15f00000-7f15f20000 rw-s 00000000 00:12 9771 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_wifienhancelog_prop:s0
7f15f20000-7f15f40000 rw-s 00000000 00:12 9770 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_touchfeature_prop:s0
7f15f40000-7f15f60000 rw-s 00000000 00:12 9769 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_thermal_normal_prop:s0
7f15f60000-7f15f80000 rw-s 00000000 00:12 9768 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_socket_hook_prop:s0
7f15f80000-7f15fa0000 rw-s 00000000 00:12 9767 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_slad_prop:s0
7f15fa0000-7f15fc0000 rw-s 00000000 00:12 9766 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_security_patch_level_prop:s0
7f15fc0000-7f15fe0000 rw-s 00000000 00:12 9765 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_ro_audio_prop:s0
7f15fe0000-7f16000000 rw-s 00000000 00:12 9764 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_payment_security_prop:s0
7f16000000-7f16020000 rw-s 00000000 00:12 9763 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_panel_info_prop:s0
7f16020000-7f16040000 rw-s 00000000 00:12 9762 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_mtkcam_prop:s0代碼實現(xiàn)
///proc/pid/maps節(jié)點的操作集；seq_operations序列操作
static const struct seq_operations proc_pid_maps_op = {.start = m_start,.next = m_next,.stop = m_stop,.show = show_map
};
show_map()
| |->show_map_vma()
| | |->file_inode()
| | |->show_vma_header_prefix()
| | | |->seq_file操作，遍歷VMA的信息
| | |->arch_vma_name()實踐
編寫能夠可視化maps文件的工具
https://www.cnblogs.com/arnoldlu/p/10272466.html
/proc/pid/smaps
/proc/PID/smaps 文件是基于 /proc/PID/maps 的擴展，他展示了一個進程的內(nèi)存消耗，比同一目錄下的maps文件更為詳細。
smaps文件能夠?qū)aps文件中展示的所有vma內(nèi)存區(qū)都進行詳細統(tǒng)計，輸出更為詳細的數(shù)據(jù)；
在maps文件中，只會輸出每一個vma內(nèi)存區(qū)域的起始/結(jié)束地址，屬性，偏移量，主從設(shè)備號以及映射問文件等等，如下所示
5567882000-55678b2000 r--p 00000000 fd:06 564 /system/bin/init
55678b2000-556797b000 r-xp 00030000 fd:06 564 /system/bin/init
556797b000-556797f000 r--p 000f9000 fd:06 564 /system/bin/init
556797f000-5567980000 rw-p 000fc000 fd:06 564 /system/bin/init
5567980000-5567981000 rw-p 00000000 00:00 0 [heap]
7f14800000-7f14c00000 rw-p 00000000 00:00 0 [anon:libc_malloc]
7f14d22000-7f14d24000 rw-p 00000000 00:00 0
7f14d24000-7f15d22000 ---p 00000000 00:00 0
7f15d22000-7f15d23000 ---p 00000000 00:00 0
7f15d23000-7f15e1f000 rw-p 00000000 00:00 0 [anon:stack_and_tls:508]
7f15e1f000-7f15e20000 ---p 00000000 00:00 0
7f15e20000-7f15e40000 rw-s 00000000 00:12 9778 /dev/__properties__/properties_serial
7f15e40000-7f15e60000 rw-s 00000000 00:12 9777 /dev/__properties__/u:object_r:wifi_prop:s0
7f15e60000-7f15e80000 rw-s 00000000 00:12 9776 /dev/__properties__/u:object_r:wifi_log_prop:s0
7f15e80000-7f15ea0000 rw-s 00000000 00:12 9775 /dev/__properties__/u:object_r:vold_prop:s0
7f15ea0000-7f15ec0000 rw-s 00000000 00:12 9774 /dev/__properties__/u:object_r:vndk_prop:s0
7f15ec0000-7f15ee0000 rw-s 00000000 00:12 9773 /dev/__properties__/u:object_r:virtual_ab_prop:s0
7f15ee0000-7f15f00000 rw-s 00000000 00:12 9772 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_zygote_disable_gl_preload:s0
7f15f00000-7f15f20000 rw-s 00000000 00:12 9771 /dev/__properties__/u:object_r:vendor_wifienhancelog_prop:s0但是smaps文件能夠給每一個vma內(nèi)存區(qū)域進行統(tǒng)計，在maps的基礎(chǔ)上進行集成統(tǒng)計，顯示的信息更加詳細和直觀
5567882000-55678b2000 r--p 00000000 fd:06 564 /system/bin/init //對應(yīng)maps中的第一個vma內(nèi)存區(qū)域
Size: 192 kB
KernelPageSize: 4 kB
MMUPageSize: 4 kB
Rss: 64 kB
Pss: 42 kB
Shared_Clean: 44 kB
Shared_Dirty: 0 kB
Private_Clean: 20 kB
Private_Dirty: 0 kB
Referenced: 64 kB
Anonymous: 0 kB
LazyFree: 0 kB
AnonHugePages: 0 kB
ShmemPmdMapped: 0 kB
Shared_Hugetlb: 0 kB
Private_Hugetlb: 0 kB
Swap: 0 kB
SwapPss: 0 kB
Locked: 0 kB
VmFlags: rd mr mw me dw
55678b2000-556797b000 r-xp 00030000 fd:06 564 /system/bin/init //對于maps文件中的第二個vma內(nèi)存區(qū)域
Size: 804 kB
KernelPageSize: 4 kB
MMUPageSize: 4 kB
Rss: 356 kB
Pss: 261 kB
Shared_Clean: 148 kB
Shared_Dirty: 0 kB
Private_Clean: 208 kB
Private_Dirty: 0 kB
Referenced: 356 kB
Anonymous: 0 kB
LazyFree: 0 kB
AnonHugePages: 0 kB
ShmemPmdMapped: 0 kB
Shared_Hugetlb: 0 kB
Private_Hugetlb: 0 kB
Swap: 0 kB
SwapPss: 0 kB
Locked: 0 kB
VmFlags: rd ex mr mw me dwsmaps各子項詳解
2.1 Size：虛擬內(nèi)存空間大小。但是這個內(nèi)存值不一定是物理內(nèi)存實際分配的大小，因為在用戶態(tài)上，虛擬內(nèi)存總是延遲分配的。這個值計算也非常簡單，就是該VMA的開始位置減結(jié)束位置。
?延遲分配就是當(dāng)進程申請內(nèi)存的時候，Linux會給他先分配頁，但是并不會區(qū)建立頁與頁框的映射關(guān)系，意思就是說并不會分配物理內(nèi)存，而當(dāng)真正使用的時候，就會產(chǎn)生一個缺頁異常，硬件跳轉(zhuǎn)page fault處理程序執(zhí)行，在其中分配物理內(nèi)存，然后修改頁表(創(chuàng)建頁表項)。異? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 常處理完畢，返回程序用戶態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行。
2.2 Rss：是實際分配的內(nèi)存，這部分物理內(nèi)存已經(jīng)分配，不需要缺頁中斷就可以使用的。
這里有一個公式計算Rss：Rss=Shared_Clean+Shared_Dirty+Private_Clean+Private_Dirty
share/private：該頁面是共享還是私有。
dirty/clean：該頁面是否被修改過，如果修改過（dirty），在頁面被淘汰的時候，就會把該臟頁面回寫到交換分區(qū)（換出，swap out）。有一個標志位用于表示頁面是否dirty。
share/private_dirty/clean 計算邏輯：
查看該page的引用數(shù)，如果引用>1，則歸為shared，如果是1，則歸為private，同時也查看該page的flag，是否標記為_PAGE_DIRTY，如果不是，則認為干凈的。
2.3 Pss（proportional set size）：是平攤計算后的實際物理使用內(nèi)存(有些內(nèi)存會和其他進程共享，例如mmap進來的)。實際上包含下面private_clean+private_dirty，和按比例均分的shared_clean、shared_dirty。
舉個計算Pss的例子：
如果進程A有x個private_clean頁面，有y個private_dirty頁面，有z個shared_clean僅和進程B共享，有h個shared_dirty頁面和進程B、C共享。那么進程A的Pss為：x + y + z/2 + h/3
2.4 Referenced：當(dāng)前頁面被標記為已引用或者包含匿名映射（The amount of memory currently marked as referenced or a mapping associated with a file may contain anonymous pages）。
在Linux內(nèi)存管理的頁面替換算法里講過，當(dāng)某個頁面被訪問后，Referenced標志被設(shè)置，如果該標志設(shè)置了，就 不能將該頁移出。
2.5 Anonymous：匿名映射的物理內(nèi)存，這部分內(nèi)存不來自于文件的內(nèi)存大小。
2.6 ShmemPmdMapped：PMD頁面已經(jīng)被映射的共享（shmem / tmpfs）內(nèi)存量。在官方文檔中，這樣解釋："ShmemPmdMapped" shows the ammount of shared (shmem/tmpfs) memory backed by huge pages.
2.7 Shared/Private_Hugetlb：由hugetlbfs頁面支持的內(nèi)存使用量，由于歷史原因，該頁面未計入“ RSS”或“ PSS”字段中。 并且這些沒有包含在Shared/Private_Clean/Dirty 字段中。
2.8 Swap：存在于交換分區(qū)的數(shù)據(jù)大小(如果物理內(nèi)存有限，可能存在一部分在主存一部分在交換分區(qū))
2.9 SwapPss：這個我并沒有找到對應(yīng)解釋，但從源碼可以得知，計算邏輯就跟pss一樣，只不過針對的是交換分區(qū)的內(nèi)存。
2.10 KernelPageSize：內(nèi)核一頁的大小
2.11 MMUPageSize：MMU頁大小，大多數(shù)情況下，和KernelPageSize大小一樣。
2.12 Locked：常駐物理內(nèi)存的大小，這些頁不會被換出。相當(dāng)于被鎖住在物理內(nèi)存中
2.13 THPeligible：映射是否符合分配THP的條件。如果為true，則為1，否則為0。 它僅顯示當(dāng)前狀態(tài)。
THP，透明大頁（Transparent Huge Pages），RHEL 6 開始引入，目的是使用更大的內(nèi)存頁面（memory page size） 以適應(yīng)越來越大的系統(tǒng)內(nèi)存，讓操作系統(tǒng)可以支持現(xiàn)代硬件架構(gòu)的大頁面容量功能。與標準大頁的區(qū)別在于分配機制，標準大頁管理是預(yù)分配的方式，而透明大頁管理則是動態(tài)分配的方式。
2.14 VmFlags：表示與特定虛擬內(nèi)存區(qū)域關(guān)聯(lián)的內(nèi)核標志。
VmFlags
//VmFlags標志詳解
rd - readable
wr - writeable
ex - executable
sh - shared
mr - may read
mw - may write
me - may execute
ms - may share
gd - stack segment growns down
pf - pure PFN range
dw - disabled write to the mapped file
lo - pages are locked in memory
io - memory mapped I/O area
sr - sequential read advise provided
rr - random read advise provided
dc - do not copy area on fork
de - do not expand area on remapping
ac - area is accountable
nr - swap space is not reserved for the area
ht - area uses huge tlb pages
ar - architecture specific flag
dd - do not include area into core dump
sd - soft-dirty flag
mm - mixed map area
hg - huge page advise flag
nh - no-huge page advise flag
mg - mergable advise flag代碼實現(xiàn)
5567882000-55678b2000 r--p 00000000 fd:06 564 /system/bin/init //----------------------------------------------show_map_vma()//----------------------------------------------__show_smap()
Size: 192 kB
KernelPageSize: 4 kB
MMUPageSize: 4 kB
Rss: 64 kB
Pss: 42 kB
Shared_Clean: 44 kB
Shared_Dirty: 0 kB
Private_Clean: 20 kB
Private_Dirty: 0 kB
Referenced: 64 kB
Anonymous: 0 kB
LazyFree: 0 kB
AnonHugePages: 0 kB
ShmemPmdMapped: 0 kB
Shared_Hugetlb: 0 kB
Private_Hugetlb: 0 kB
Swap: 0 kB
SwapPss: 0 kB
Locked: 0 kB
VmFlags: rd mr mw me dw //---------------------------------------------show_smap_vma_flags()代碼調(diào)用的路徑如下：
show_smap()|->smap_gather_stats //最重要的獲取信息渠道，遍歷vma下的所有page，并且找到他們的物理頁，判斷屬于什么頁| |->mss->swap += shmem_swapped;| |->walk_page_vma| | |->walk_p4d_range ->| | | |->walk_pud_range ->| | | | |->walk_pmd_range -> //因為這里只設(shè)置了pmd的回調(diào)，所以只會執(zhí)行到 walk->pmd_entry(pmd, addr, next, walk);不會執(zhí)行到pte_entry()| | | | | ->walk_pte_range -> pte_entry()|->show_map_vma| |->vma_get_anon_name|->__show_smap|->show_smap_vma_flags小結(jié)
后續(xù)總結(jié)更多代碼實現(xiàn)細節(jié)。