iOS内存深入探索之VM Tracker

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0.1 2018.01.23 16:14 字数 1331

什么是VM Tracker

VM Tracker是Xcode Instruments自带的一个内存分析工具,可以帮助你快速查看虚拟内存块的用量状态以及根据虚拟内存块的tag进行分类。如果你想知道关于虚拟内存的相关知识,可以先阅读探索iOS内存分配这篇文章,如果你对虚拟内存以及VM Region不太了解的话,阅读下面的内容可能会有些障碍。想要使用VM Tracker,使用Instruments的Allocations模版即可。如果模版自带的VM Tracker不显示信息,可以用右边的加号再添加一个VM Tracker。

VM Tracker列属性解析


上面是一个空的iOS App的VM Tracker示意图。一共有9列,下面我来一一解释它们的含义。

  • % of Res, 当前Type的VM Regions总Resident Size占比。
  • Type,VM Regions的Type,AllDirty算是统计性质的Type,__TEXT表示代码段的内存映射,__DATA表示数据段的内存映射。MALLOC_TINY,MALLOC_LARGE,CG Image等Type可以从VM Region的Extend Info中读取出来,后面会着重介绍。
  • # Regs,当前Type的VM Region总数。
  • Path,VM Region是从哪个文件映射过来,因为有些类似于__DATA和mapped file的内存块是从文件直接映射过来的。
  • Resident Size,使用的物理内存量。
  • Dirty Size,使用中的物理内存块如果不交换到硬盘保存状态就不能复用,那么就是Dirty的内存块,比如你主动malloc出来的内存块,如果不保留其中的状态就把它给别人用,那你肯定就无法恢复这个内存块的信息,所以它是Dirty的。如果是一个映射到内存的文件,就算使用它的内存块,还是可以重新从磁盘载入文件到内存的,所以是非Dirty的,比如最上面图中的mapped file那一行,你可以看到Dirty Size是0。
  • Swapped Size, 在OSX中,不活跃的内存页可以被交换到硬盘,这是被交换的大小。在iOS中,只有非Dirty的内存页可以被交换,或者说是被卸载。
  • Virtual Size,VM Regions所占虚拟内存的大小
  • Res. %,Resident Size在Virtual Size中的占比

使用vm_allocate自定义VM Region

我们可以使用vm_allocate方法申请一块虚拟内存。下面是具体代码。

vm_address_t address;
vm_size_t size = 1024 * 1024 * 100;
vm_allocate((vm_map_t)mach_task_self(), &address, size, VM_MAKE_TAG(200) | VM_FLAGS_ANYWHERE);

上面的代码申请了一块100M的虚拟内存,(vm_map_t)mach_task_self()表示在自己的进程空间内申请。size的单位是byte。 VM_MAKE_TAG(200)是给你申请的内存块提供一个Tag标记。我这里提供了一个200数值作为标记,后面我会具体介绍这个数值在VM Tracker中的作用。最后我们用VM Tracker看一下我们自己分配的虚拟内存块。

你可能会注意到这块内存块的Resident Size和Dirty Size都是0KB,因为我们并没有使用这块内存,所以并没有虚拟内存被关联到物理内存上去。你可以尝试使用这块内存,然后去VM Tracker观察变化。比如使用下面的方式填充内存块。

for (int i = 0; i < 1024 * 1024 * 100; ++i) {
  *((char *)address + i) = 0xab;
}

VM Region的Type

接下来我们来介绍内存块的Type,我曾经思考很久VM Tracker是如何识别出每个内存块的Type的。比如MALLOC_TINY,MALLOC_SMALL,ImageIO等等。答案就在vm_allocate方法的最后一个参数flags。flags可以分成2个部分。VM_FLAGS_ANYWHERE属于flags里控制内存分配方式的flag,它表示可以接受任意位置的内存分配。它的宏定义如下。

#define VM_FLAGS_ANYWHERE   0x0001

从定义可以看出,2个字节就可以存储它,int有4个字节,还剩下2个就可以用来存储标记内存类型的Type了。苹果提供了VM_MAKE_TAG宏帮助我们快速设置Type。VM_MAKE_TAG实际上做了一件很简单的事情,把值左移24个bit,也就是3个字节,所以系统留给了我们1个字节来表示内存的类型。下面是VM_MAKE_TAG的宏定义。

#define VM_MAKE_TAG(tag) ((tag) << 24)

实际上苹果已经内置了很多默认的Type,下面列出一部分。

#define VM_MEMORY_MALLOC 1
#define VM_MEMORY_MALLOC_SMALL 2
#define VM_MEMORY_MALLOC_LARGE 3
#define VM_MEMORY_MALLOC_HUGE 4
#define VM_MEMORY_SBRK 5// uninteresting -- no one should call
#define VM_MEMORY_REALLOC 6
#define VM_MEMORY_MALLOC_TINY 7
#define VM_MEMORY_MALLOC_LARGE_REUSABLE 8
#define VM_MEMORY_MALLOC_LARGE_REUSED 9

如果我们使用VM_MEMORY_MALLOC_HUGE来作为Type,再用VM Tracker观察会怎么样呢?下面是内存分配的代码。

vm_address_t address;
vm_size_t size = 1024 * 1024 * 100;
vm_allocate((vm_map_t)mach_task_self(), &address, size, VM_MAKE_TAG(VM_MEMORY_MALLOC_HUGE) | VM_FLAGS_ANYWHERE);

下面是VM Tracker的截图。


很明显VM Tracker认出了这块内存,并且将它的Type设定为MALLOC_HUGE。如果你想使用vm_allocate来分配和管理大内存,也可以设置一个Type,方便快速定位到自己的虚拟内存块。

总结

本文主要介绍了VM Tracker中关于虚拟内存的一些概念,以及如何自行分配虚拟内存。了解了这些之后,在分析内存暴涨或者泄漏时就有了新的思路,而不仅仅是局限于基于malloc内存块的内存分析了。

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