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：
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如图:
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 makeStep4 ：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
- 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
- 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/helloworld_demo@haas100.elf
- 执行下面命令（举例）
python coredump_parser.py log helloworld_demo@haas100.elf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 helloworld_demo@haas100.elf -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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