HaaS100开发调试系列 之 遇到内存问题怎么解

1、前言

这是《HaaS100开发调试系列》第5篇，建议读者把前面几篇快速浏览一下，可以帮助读者尽快上手AliOS Things的开发调试。

前几篇链接如下：

一文轻松入门HaaS100诊断调试系统

HaaS100开发调试系列 之 如何使用J-Link仿真器调试代码

HaaS100 开发调试系列 之 CPU利用率(cpuusage)的原理与使用

HaaS100开发调试系列 之 使用AliOS Things诊断调试组件定位Bug

本文主要分享开发调试过程中经常遇到的内存问题。

2、先抛出问题

在开发过程中，开发者总是会遇到诸如：

• 系统总内存怎么查询？
• 系统剩余可用内存还有多少呢，我的应用需要malloc 100KB空间，能成功吗？
• 查询到的系统可用内存还有200KB，为什么我连50KB都申请不到了呢？
• 系统跑着跑着，就会产生异常crash而死机了，查到原因是系统动态内存耗尽了，即出现了典型的内存泄漏，这个时候应该从哪着手查起呢？

上述的内存问题总是让人头痛，因此AliOS Things给开发者提供了一套强大的内存问题分析定位方法，即：

• 内存专用的CLI命令
• 内存查询API接口
• 内存dump机制
• 内存解析工具

结合这四种方法，希望尽可能给开发者提供系统内存分析，帮助开发者进一步定位内存问题。

3、打开相关组件

内存问题分析，依赖AliOS Things提供的debug组件和cli组件。打开步骤如下：

step1：在Config.in里select debug组件和CLI组件。

举例说明，当前使用的是helloworld_demo，那  

进入 application/example/helloworld_demo/Config.in，增加2行代码

select AOS_COMP_DEBUG
select AOS_COMP_CLI

Step2：使能内存调试宏RHINO_CONFIG_MM_DEBUG，方法是在/platform/boarf/haas1000/config/k_config.h里打开

#ifndef RHINO_CONFIG_MM_DEBUG
#define RHINO_CONFIG_MM_DEBUG                1
#endif

Step3： 重新编译上电

aos make distclean
aos make helloworld_demo@haas100 -c config
aos make

Step4 ：烧录板子，参考 HaaS100快速开始

Step5：上电进入系统后，执行cli 命令，系统启动后，操作方法与其他的常用shell类似，按回车有#符号打印，输入help可查看系统自带的几个cli命令，表示系统已经支持cli 命令的输入。

4、内存CLI命令

4.1、内存状态查询

执行dumpsys mm 查看系统内存状态，会有下面的打印输出（举例）：

dumpsys mm

字段解释

HEAP中的内容含义（单位为字节）：

• TotalSz：系统可供malloc的动态内存总大小；

• FreeSz：系统当前空闲内存大小；

• UsedSz：系统当前已经分配的内存大小，即UsedSz = TotalSz – FreeSz；

• MinFreeSz：系统空闲内存的历史最小值，即TotalSz – MinFreeSz 便是内存历史使用量峰值；

• MaxFreeBlkSz：系统最大空闲块Size，表示系统此时可供分配出来的内存最大值。

上面各字段就可以回答本文开头的一些问题：

“系统总内存怎么查询”—— TotalSz

“系统剩余可用内存”—— FreeSz

“查询到的系统可用内存还有200KB，为什么我连50KB都申请不到了呢？” —— 查看MaxFreeBlkSz，这个字段表示系统此时可供分配出来的内存最大值。如果系统大量存在非常小段内存的不断malloc和free的情况，系统会产生一些内存碎片，这个时候即使系统可用内存（FreeSz）还够，也只能最大分配出MaxFreeBlkSz的内存。关于AliOS Things使用的内存算法和对内存碎片的处理，请读者关注我们后续的文章。

4.2、内存log dump

执行dumpsys mm_info 可将系统的详细动态内存信息dump出来，如果系统有很多的内存malloc，这一步可能会dump的时间比较久，示例如下：

dumpsys mm_info

------------------------------- all memory blocks --------------------------------- 
g_kmm_head = 34002240
ALL BLOCKS
address,  stat   size     dye     caller   pre-stat    point
0x34002318  used       8  fefefefe  0x0        pre-used;
0x34002330  used      32  fefefefe  0x229ad7   pre-used;
0x34002360  used      32  fefefefe  0x22b5cf   pre-used;
0x34002390  used      40  fefefefe  0x22d14f   pre-used;
0x340023c8  used      32  fefefefe  0x208e03   pre-used;
0x340023f8  used      40  fefefefe  0x22c3af   pre-used;
0x34002430  used      40  fefefefe  0x22c3af   pre-used;
0x34002468  used      40  fefefefe  0x22d14f   pre-used;
0x340024a0  used      32  fefefefe  0x229ad7   pre-used;
0x340024d0  used      32  fefefefe  0x22b5cf   pre-used;
0x34002500  used      80  fefefefe  0x207b67   pre-used;
0x34002560  used      32  fefefefe  0x229ad7   pre-used;
0x34002590  used      32  fefefefe  0x22b5cf   pre-used;
0x340025c0  used      40  fefefefe  0x22d14f   pre-used;
0x340025f8  used      32  fefefefe  0x229ad7   pre-used;
0x34002628  used      32  fefefefe  0x22b5cf   pre-used;
0x34002658  used  131072  fefefefe  0x22d865   pre-used;
0x34022668  used     200  fefefefe  0x22d86f   pre-used;
0x34022740  used    2048  fefefefe  0x1c5d8979 pre-used;
0x34022f50  used      40  fefefefe  0x1c5ddc59 pre-used;
0x34022f88  used     800  fefefefe  0x1c5d671b pre-used;
0x340232b8  used    8192  fefefefe  0x22d865   pre-used;
0x340252c8  used     200  fefefefe  0x22d86f   pre-used;
0x340253a0  used      32  fefefefe  0x1c5d9055 pre-used;
0x340253d0  used      40  fefefefe  0x1c5d5cf9 pre-used;
0x34025408  used    5120  fefefefe  0x1c5dd8fd pre-used;
0x34026818  used      80  fefefefe  0x1c5d5da7 pre-used;
0x34026878  used    3072  fefefefe  0x22d865   pre-used;
0x34027488  used     200  fefefefe  0x22d86f   pre-used;
0x34027560  used      40  fefefefe  0x1c5d7901 pre-used;
0x34027598  used      40  fefefefe  0x1c5d7935 pre-used;
0x340275d0  used      40  fefefefe  0x22c3af   pre-used;
0x34027608  used      32  fefefefe  0x1c5dde4f pre-used;
0x34027638  used      32  fefefefe  0x1c5d90e7 pre-used;
0x34027668  used      40  fefefefe  0x1c5d8e03 pre-used;
0x340276a0  used      40  fefefefe  0x1c5d5cf9 pre-used;
0x340276d8  used      32  fefefefe  0x1c5d9161 pre-used;
0x34027708  used      32  fefefefe  0x1c5d916b pre-used;
0x34027738  used     432  fefefefe  0x2078a7   pre-used;
0x340278f8  used    1024  fefefefe  0x207dc7   pre-used;
0x34027d08  used     512  fefefefe  0x1c5d6251 pre-used;
0x34027f18  free  6660872  abababab  0x0        pre-used; free[(nil)   ,(nil)   ] 
0x34682230  used  sentinel  fefefefe  0x0        pre-free [0x34027f18];

----------------------------- all free memory blocks ------------------------------- 
freelist bitmap: 0x20000
address,  stat   size     dye     caller   pre-stat    point
0x34027f18  free  6660872  abababab  0x0        pre-used; free[(nil)   ,(nil)   ] 

------------------------- memory allocation statistic ------------------------------ 
---------------------------------------------------------------------------
[HEAP]| TotalSz    | FreeSz     | UsedSz     | MinFreeSz  | MaxFreeBlkSz  |
      | 0x00680000 | 0x0065A308 | 0x00025CF8 | 0x0065A0F8 | 0x0065A308    |
---------------------------------------------------------------------------

-----------------number of alloc times:-----------------
[2^06] bytes:    33   |[2^07] bytes:     1   |[2^08] bytes:     3   |[2^09] bytes:     1   |
[2^10] bytes:   987   |[2^11] bytes:     1   |[2^12] bytes:     2   |[2^13] bytes:     1   |
[2^14] bytes:     1   |[2^15] bytes:     0   |[2^16] bytes:     0   |[2^17] bytes:     0   |
[2^18] bytes:     1   |[2^19] bytes:     0   |[2^20] bytes:     0   |[2^21] bytes:     0   |
[2^22] bytes:     0   |[2^23] bytes:     0   |[2^24] bytes:     0   |[2^25] bytes:     0   |
[2^26] bytes:     0   |[2^27] bytes:     0   |[2^28] bytes:     0   |[2^29] bytes:     0   |

字段解释

重点关注的是“ all memory blocks”下面的log，其中几个关键的字段含义为：

• address：用户malloc后，系统分配出来的地址，即malloc的返回值

• stat： 内存状态，used表示malloc后内存还在使用，free表示这块内存已经释放

• size：malloc的大小（单位：字节）

• caller：调用malloc的地方，即这块内存的使用者是谁。

• dye/pre-stat：AliOS Things使用的内存管理算法相关，这里不赘述。

5、查看内存的API接口

如果需要在代码中调用内存状态查询，AliOS Things也提供了如下API接口，该接口的输出与上述执行dumpsys mm的输出一致。

//需要包含的头文件
#include "aos/debug.h"

//接口调用方法
aos_debug_mm_overview(NULL)

6、内存log解析工具的使用

面对上面dumpsys mm_info命令输出的这么多log，我们怎么分析呢？

配合使用coredump_parser.py（路径在/components/utility/debug_tools/）解析为：

========== Show MM Statistic Info  ==========
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
 Alloc Addr  |           Func           | Cnt  |  Total Size  |   Line   |       File      
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  0x208e03   |          srand           |  1   |      32      |          |     reent.c     
 0x1c5d9055  | aos_register_event_filter |  1   |      32      |   131    | /workspace/hass/AliOS-Things/components/utility/yloop/src/local_event.c
 0x1c5dde4f  |    vfs_inode_set_name    |  1   |      32      |    25    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/vfs/vfs_inode.c
 0x1c5d90e7  |      aos_loop_init       |  1   |      32      |    85    | /workspace/hass/AliOS-Things/components/utility/yloop/src/yloop.c
 0x1c5d9161  |     aos_poll_read_fd     |  1   |      32      |   113    | /workspace/hass/AliOS-Things/components/utility/yloop/src/yloop.c
 0x1c5d916b  |     aos_poll_read_fd     |  1   |      32      |   114    | /workspace/hass/AliOS-Things/components/utility/yloop/src/yloop.c
 0x1c5ddc59  |     vfs_lock_create      |  1   |      40      |    17    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/vfs/vfs_adapt.c
 0x1c5d7901  |      kv_lock_create      |  1   |      40      |    33    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/kv/kv_adapt.c
 0x1c5d7935  |      kv_sem_create       |  1   |      40      |    82    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/kv/kv_adapt.c
 0x1c5d8e03  |        event_open        |  1   |      40      |    40    | /workspace/hass/AliOS-Things/components/utility/yloop/src/device.c
  0x207b67   |        localtime         |  1   |      80      |          |     reent.c     
 0x1c5d5cf9  |      aos_mutex_new       |  2   |      80      |   147    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/osal/aos/rhino.c
 0x1c5d5da7  |      aos_queue_new       |  1   |      80      |   349    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/osal/aos/rhino.c
  0x22d14f   |  krhino_sem_dyn_create   |  3   |     120      |   102    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/rhino/k_sem.c
  0x22c3af   | krhino_mutex_dyn_create  |  3   |     120      |   125    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/rhino/k_mutex.c
  0x229ad7   |      osThreadCreate      |  4   |     128      |   250    | /home/william.wgj/work/code/shenmu_lite/shenmu_github/shenmu_aos/platform/mcu/haas1000
                                                                           /drivers/out/haas1000_normalization/../../rtos/rhino/cmsis/cmsis_os.c
  0x22b5cf   | krhino_event_dyn_create  |  4   |     128      |   102    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/rhino/k_event.c
  0x2078a7   |       __sfmoreglue       |  1   |     432      |          |     reent.c     
 0x1c5d6251  |       proc_onecmd        |  1   |     512      |   156    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/cli/cli.c
  0x22d86f   |     task_dyn_create      |  3   |     600      |   280    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/rhino/k_task.c
 0x1c5d671b  |         cli_init         |  1   |     800      |   697    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/cli/cli.c
  0x207dc7   |       __smakebuf_r       |  1   |     1024     |          |     reent.c     
 0x1c5d8979  |      hal_uart_init       |  1   |     2048     |   333    | /workspace/hass/AliOS-Things/platform/mcu/haas1000/hal/uart.c
 0x1c5dd8fd  |     uring_fifo_init      |  1   |     5120     |    25    | /workspace/hass/AliOS-Things/components/dm/ulog/ulog_ring_fifo.c
  0x22d865   |     task_dyn_create      |  3   |    142336    |   275    | /workspace/hass/AliOS-Things/core/rhino/k_task.c
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

6.1、使用方法

1. 将串口输出的异常log 拷贝至coredump_parser.py的同级目录中，文件名任意，这里取名为log
2. 将elf文件也拷贝至coredump_parser.py的同级目录，elf 路径为out/helloworld_demo@haas100/binary/[email protected]
3. 执行下面命令（举例）

python coredump_parser.py log [email protected]

如果系统提示如“arm-none-eabi-gcc”找不到，表示使用的工具链没有在系统PATH下，
根据提示，可以在命令后加上-p 指定工具链路径（推荐），如：

python coredump_parser.py log.txt [email protected] -p /workspace/hass/AliOS-Things/build/compiler/gcc-arm-none-eabi/Linux64/bin/

这个工具会将系统内存malloc情况输出到表格中，并且按照Total Size从小到大排序，同时指出了每个内存块的申请者caller在代码中的位置，一目了然。如果开发者定位或者怀疑此时系统内出现了内存泄漏，那么经过上面的解析出的系统内存使用，可以直接看出哪个模块的内存只有申请没有释放了，一般是Total Size 最大的那个点！

7、小结

系统内存问题的定位比较复杂，使用上面几个方法，可以有效的帮助开发者定位排查一些内存问题，希望开发者多多尝试上面的命令，灵活使用，才能发挥出AliOS Things的诊断调试的强大功能。

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