Linux学习：使用 procrank 测量系统内存使用情况

　　程序员应该了解一个基本问题：我的程序使用了多少内存？这可能是一个简单的问题，但是对于像Linux这样的虚拟内存操作系统，答案是相当复杂的，因为top和ps给出的数字不能简单相加。进程中两个最常见的内存信息指标是虚拟集大小(Vss)和常驻集大小(Rss)，可以在ps和top指令查看到这些参数：

　　Vss 也叫 VIRT / VSZ，是虚拟内存总量的映射，不管它是否被提交到物理内存。

　　Rss 也叫 RES / RSS，是物理内存总量的映射，只要页面在自己的区间内被映射过，就算在自己的头上。例如/lib/x86_64-linux-gnu/libc-2.23.so的某一个页面被60个进程使用过，那么自己还是要算上4K。

　　Vss显然被高估了，因为应用程序通常分配它们从不使用的内存。Rss是一个更好的度量方法，但仍比实际值稍大，因为它没有考虑进程之间共享的内存页。例如，内存中只有一个C库驻留程序的副本，被与之关联的所有进程之间共享，但Rss会多次占用它。

　　曾经 Matt Mackall 研究过这个问题，并添加了两个称为唯一集大小(Uss)和比例集大小(Pss)的新度量，并修改了内核以开放计算它们所需的信息，这些信息可以在/proc/[PID]/smaps中找到。

　　Pss 是比例集大小(与其他进程共享的内存量)除以每个页面的共享进程数，页面被多个进程映射过，那么把使用量平均到大家头上。libc的这个页面就只能算在自己头上4k / 60 = 68Bytes。

　　Uss 是唯一的集合大小，即进程私有且不与任何其他进程共享的内存大小，页面只有被自己使用过，才算到自己头上。Uss的统计意义在于，如果这个进程被杀掉了，那么实际上只能释放这么多内存，所以Uss是针对某个进程进行内存泄露检测的最佳数字，因为它显示的页面是唯一的，你可以把它看作是在内存中创建副本时所损耗的内从大小，如果怀疑某个程序有内存泄露就查看这个值是否一直增加。

　　一般情况下，都是：VSS >= RSS >= PSS >= USS

　　为了稍微简化一下，下面的图表显示了三个进程，每个进程映射到其虚拟地址空间的页面，并且分别被标记为A、B或C类:

A = 映射到RAM物理页的私有内存，包括正在使用的堆和栈的部分。
B = 由一个或多个进程映射并共享的内存，例如共享库中的代码。
C = 被分配但从未被访问的内存。

　　至此，每个进程所占用的内存组成如下：

Vss = A + B + C
Rss = A + B
Uss = A
Pss = A + B/n （其中n是共享进程的数量）

　　计算三个进程的Pss为:

　　Pss(1) = 2 + 3/3 + 2/2 = 4
　　Pss(2) = 2 + 3/3 + 2/2 = 4
　　Pss(3) = 2 + 3/3 = 3
　　Sum(Pss) = 11 = total of pages in use

　　可见Pss考虑到进程之间的内存共享，给出了一个进程正在使用的内存的精确值，所有进程使用的内存总量是它们的Pss的总和。

　　Matt Mackall在Linux PC系统开发了一个工具叫smem，用来显示Uss和Pss，但它需要Python运行时环境，而在嵌入式Linux设备上通常是不可行的。而Android开发人员遇到这个问题后，使用Android BIONIC C库编写了一个叫 procrank 的命令行工具，它可以给出更准确的测量结果。

msmnile:/ # procrank

  PID       Vss      Rss      Pss      Uss  cmdline

    4900108K  319044K  153980K  131100K  system_server

   4670340K  200476K   77423K   67964K  org.codeaurora.snapcam

     281036K   76952K   69501K   68784K  /vendor/bin/hw/android.hardware.camera.provider@2.4-service_64

   4532080K  205212K   59186K   48300K  com.android.systemui

    1632240K  134900K   42328K   17100K  zygote

   4481540K  148792K   30077K   21900K  com.android.launcher3

   4472708K  134984K   29088K   24184K  com.android.phone

    4319928K  151224K   25268K    7800K  zygote64

   4458488K  116912K   19279K   15600K  com.android.bluetooth

    126780K   36996K   19247K    8760K  /vendor/bin/hw/qcrild

   4429916K  111348K   18965K   16384K  org.codeaurora.dialer

    124668K   36440K   18513K    8000K  /vendor/bin/hw/qcrild

    2188808K   35200K   17394K   12620K  /system/bin/surfaceflinger

      47200K   20752K   17040K   16608K  /vendor/bin/hw/android.hardware.audio@2.0-service

   1707580K   82368K   16143K    3408K  com.qualcomm.qti.qms.service.connectionsecurity

   1634080K   56768K   16013K    5888K  webview_zygote

      86604K   28932K   15049K   11536K  /system/bin/audioserver

   1705828K   80684K   14900K    2284K  com.qualcomm.qti.qms.service.telemetry

   4419152K  115552K   14712K   10600K  com.android.nfc

   4411628K  113984K   14547K   10972K  com.android.inputmethod.latin

   4399092K   94988K   13766K   10728K  com.google.ar.core.examples.java.helloar

      59436K   22164K   12749K   11312K  /vendor/bin/hw/android.hardware.graphics.composer@2.2-service

   4407532K  107504K   12371K    9620K  com.android.email

     75212K   16236K   10657K    9936K  media.codec

    137232K   17276K   10503K    9580K  /system/vendor/bin/netmgrd

   4401620K  112884K   10086K    5968K  android.process.media

   4407188K  106352K    9966K    6632K  com.android.mms

   2196216K   25216K    9650K    7740K  media.extractor

      47912K   15444K    9279K    8852K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.gnss@2.1-service

   4402276K   96488K    9207K    7096K  org.codeaurora.gallery

   4403336K  107660K    8612K    5220K  com.qualcomm.qti.qdma

   4413808K  101996K    8174K    5548K  .dataservices

   4396428K  101276K    7004K    4256K  com.android.providers.calendar

     41104K   18720K    6821K    4524K  /system/bin/cameraserver

   4402852K   97864K    6750K    3604K  com.qualcomm.location.XT

   4400076K   98136K    5998K    3320K  com.qualcomm.qti.telephonyservice

   4396328K   94684K    5944K    3732K  com.qualcomm.qti.workloadclassifier

   4398632K   97916K    5857K    3220K  com.qualcomm.qcrilmsgtunnel

   4395848K   97736K    5739K    3068K  android.ext.services

   4395804K   97800K    5718K    3212K  com.qualcomm.qti.smq

    2151708K   13616K    5668K    4448K  /system/vendor/bin/cnd

   4398484K   91132K    5621K    3592K  com.android.music

   4399780K   95124K    5407K    3068K  com.qualcomm.qti.services.secureui:sui_service

     58104K   17440K    5355K    3220K  /system/bin/mediaserver

   4393968K   94736K    5252K    2776K  com.qualcomm.qti.modemtestmode

   2155140K   18408K    5220K    3556K  media.metrics

   4399292K   94332K    5091K    2824K  com.qti.diagservices

   4398052K   92572K    5044K    2888K  com.android.se

   4397228K   93000K    5031K    2908K  com.qualcomm.qti.biometrics.fingerprint.service:remote

   4399052K   93328K    4959K    2784K  com.qualcomm.telephony

   4395468K   92844K    4955K    2812K  com.android.keychain

   4394396K   93704K    4927K    2672K  .pasr

   4395848K   92928K    4876K    2720K  com.qualcomm.qti.callenhancement

   4395736K   93212K    4862K    2708K  com.qualcomm.simcontacts

   4395708K   93376K    4784K    2620K  com.qualcomm.qti.smcinvokepkgmgr

   4393648K   91164K    4775K    2728K  com.qualcomm.qti.radioconfiginterface

   4393652K   91324K    4764K    2712K  com.qualcomm.qti.lpa

   4393548K   91288K    4735K    2680K  com.qualcomm.qti.carrierswitch

   4393548K   91596K    4681K    2520K  com.android.smspush

   4395056K   90068K    4619K    2544K  com.waterdaaan.cpufloat

     31360K    8952K    4051K    3892K  /vendor/bin/hbtp_daemon

        32124K    5740K    3937K    3312K  /init

      23516K    6652K    3890K    3856K  /system/bin/logd

      22028K    9624K    3866K    3576K  /vendor/bin/hw/android.hardware.neuralnetworks@1.1-service-qti

     25340K   14056K    3718K    1980K  /system/bin/drmserver

      18056K    7980K    3527K    3460K  /vendor/bin/hw/android.hardware.wifi@1.0-service

      30396K    9644K    3524K    2992K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.perf@1.0-service

   2139568K   10056K    3306K    2248K  /vendor/bin/imsdatadaemon

     21432K    8392K    2987K    2476K  /system/bin/update_engine

      36012K    9872K    2910K    2296K  /vendor/bin/hw/android.hardware.sensors@1.0-service

      34456K    8444K    2896K    2396K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.biometrics.face@1.0-service

   2132188K    8188K    2857K    2492K  /system/bin/keystore

      27712K    8036K    2802K    2484K  /system/bin/vold

      32308K    8116K    2703K    2508K  /vendor/bin/ims_rtp_daemon

     26448K    6848K    2699K    2604K  /system/bin/installd

   2135988K   10992K    2575K    1580K  /system/bin/seempd

     13328K    6964K    2567K    1888K  /system/bin/qvrservice

     31912K    8588K    2563K    2012K  xtra-daemon

    2146312K    7840K    2551K    2352K  /system/bin/netd

      20036K    7124K    2490K    2436K  /vendor/bin/imsrcsd

     32240K    8404K    2414K    1964K  slim_daemon

      15652K    6120K    2372K    2312K  /system/vendor/bin/cnss_diag

      76792K    7052K    2329K    2260K  /vendor/bin/thermal-engine

     22584K    7196K    2283K    2044K  /system/vendor/bin/ipacm

     22216K    6612K    2138K    2088K  /vendor/bin/qfp-daemon

      25164K    6692K    2086K    1720K  /vendor/bin/hw/vendor.nxp.hardware.nfc@1.1-service

     19304K    5672K    2081K    2000K  /vendor/bin/chre

      30956K    6632K    2043K    1988K  /vendor/bin/hw/android.hardware.bluetooth@1.0-service-qti

     17700K    5456K    2002K    1948K  /system/bin/perfprofd

      17944K    5848K    1985K    1268K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.scve.objecttracker@1.0-service

      18272K    5784K    1985K    1300K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.scve.panorama@1.0-service

     21752K    6820K    1983K    1664K  /system/bin/statsd

      23440K    7216K    1956K    1708K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.iop@2.0-service

    2127348K    7072K    1956K    1576K  /system/bin/hwservicemanager

     21356K    6664K    1942K    1772K  /system/bin/storaged

      16488K    6428K    1867K    1748K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.cvp@1.0-service

      22004K    6624K    1866K    1612K  /vendor/bin/vppservice

      26396K    7880K    1863K    1308K  /vendor/bin/sensors.qti

   2131700K    6312K    1862K    1704K  lowi-server

      20968K    6748K    1835K    1224K  /vendor/bin/hw/android.hardware.configstore@1.1-service

      33820K    7108K    1784K    1388K  /vendor/bin/qseecomd

      17628K    6512K    1767K    1616K  /vendor/bin/hw/vendor.display.color@1.0-service

      22052K    8520K    1767K    1248K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.sensorscalibrate@1.0-service

     21844K    1816K    1687K    1680K  /system/bin/adbd

      22460K    6692K    1685K    1412K  /vendor/bin/hw/android.hardware.drm@1.1-service.clearkey

      23572K    7696K    1680K    1124K  /vendor/bin/sscrpcd

      21644K    6876K    1654K    1372K  /vendor/bin/hw/android.hardware.drm@1.0-service

     17088K    5980K    1635K    1524K  /system/bin/wificond

       7756K    3088K    1620K    1108K  /init

     28572K    6776K    1619K    1500K  /system/vendor/bin/cnss-daemon

       9040K    2980K    1560K    1088K  /sbin/ueventd

     23980K    5672K    1546K    1472K  /system/vendor/bin/qti

   2130020K    7220K    1522K    1228K  /system/bin/mediadrmserver

      21284K    6148K    1513K    1112K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.secure_element@1.0-service

     25908K    4108K    1507K    1304K  /vendor/bin/ssgtzd

   2127344K    6972K    1479K    1192K  /system/bin/gatekeeperd

     23760K    5500K    1440K    1368K  /system/vendor/bin/adpl

      9732K    4796K    1416K    1088K  /vendor/bin/wifidisplayhalservice

   2126448K    5904K    1388K    1248K  /vendor/bin/hw/android.hardware.contexthub@1.0-service

   2141100K    4240K    1374K     652K  seempd_sphinx

      18452K    6100K    1367K    1168K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.qteeconnector@1.0-service

      20436K    5820K    1343K    1292K  /system/vendor/bin/dpmQmiMgr

       8728K    4904K    1308K     928K  /vendor/bin/hw/android.hardware.cas@1.0-service

      10096K    3772K    1297K    1280K  /system/bin/ip6tables-restore

     21832K    5480K    1277K    1160K  /vendor/bin/tloc_daemon

      22576K    6272K    1256K    1124K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.display.allocator@1.0-service

      16844K    6048K    1229K     924K  /vendor/bin/hw/android.hardware.keymaster@4.0-strongbox-service-qti

      10076K    3688K    1225K    1208K  /system/bin/iptables-restore

      16840K    5948K    1220K     916K  /vendor/bin/hw/android.hardware.keymaster@4.0-service-qti

     21340K    5296K    1207K     700K  /system/bin/dpmd

     26012K    5056K    1195K    1152K  /vendor/bin/time_daemon

      16196K    5640K    1182K    1108K  /vendor/bin/hw/android.hardware.power@1.2-service

     17968K    3724K    1177K    1160K  procrank

     18460K    5496K    1164K    1040K  /system/bin/incidentd

     26360K    5068K    1163K    1096K  /system/vendor/bin/qdmastatsd

     22816K    5656K    1162K    1036K  /system/bin/perfservice

      18648K    5588K    1147K    1064K  /system/vendor/bin/qcom-system-daemon

      27784K    5432K    1135K    1064K  /vendor/bin/pm-service

      16284K    5724K    1134K    1076K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.mlshal@1.0-service

     22840K    5644K    1123K    1044K  /vendor/bin/ATFWD-daemon

       6732K    2384K    1101K     692K  /init

      14368K    5224K    1098K    1060K  /vendor/bin/hw/android.hardware.health@2.0-service

      14272K    5164K    1097K    1060K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.vibrator@1.2-service

      16320K    4904K    1089K    1048K  /vendor/bin/imsqmidaemon

      14904K    5440K    1081K    1020K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.soter@1.0-service

      15396K    5556K    1053K     976K  /vendor/bin/hw/android.hardware.gatekeeper@1.0-service-qti

      14860K    5392K    1037K     988K  /vendor/bin/hw/android.hardware.boot@1.0-service

      15220K    5076K    1032K     956K  /system/bin/thermalserviced

      24884K    4304K    1014K     988K  /vendor/bin/hvdcp_opti

     16300K    5320K     990K     480K  /system/bin/dpmd

      15000K    5628K     985K     904K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.qdutils_disp@1.0-service-qti

      14128K    5664K     977K     904K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.seccam@1.0-service-qti

      15276K    5236K     969K     928K  /vendor/bin/hw/android.hardware.usb@1.0-service

      18628K    4864K     956K     904K  /vendor/bin/pd-mapper

      13740K    5608K     951K     820K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.tui_comm@1.0-service-qti

      15584K    4452K     927K     860K  /vendor/bin/adsprpcd

      14280K    5288K     921K     860K  /system/vendor/bin/wifilearner

      12716K    4448K     918K     872K  /vendor/bin/vndservicemanager

      14392K    5144K     916K     876K  /vendor/bin/hw/android.hardware.thermal@1.0-service

      14400K    5144K     911K     872K  /vendor/bin/hw/android.hardware.light@2.0-service

      13664K    5216K     893K     808K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.esepowermanager@1.0-service

      14268K    5056K     886K     848K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.hardware.alarm@1.0-service

      14272K    5196K     885K     844K  /vendor/bin/hw/vendor.qti.power.pasrmanager@1.0-service

      14400K    5084K     883K     844K  /vendor/bin/hw/android.hardware.memtrack@1.0-service

      18452K    4816K     882K     828K  /vendor/bin/pm-proxy

     15900K    4344K     879K     840K  /system/vendor/bin/loc_launcher

      13368K    4512K     867K     748K  /system/bin/healthd

      12004K    3900K     855K     812K  /system/bin/servicemanager

   2137004K    3588K     854K     132K  seempd_spa

     14788K    4416K     854K     820K  /system/vendor/bin/ipacm-diag

      24380K    4372K     844K     808K  /vendor/bin/sec_nvm

      13320K    4088K     829K     804K  /vendor/bin/tftp_server

     15640K    4172K     826K     736K  /vendor/bin/mlid

      15620K    4180K     800K     768K  /system/bin/smcinvoked

      19180K    4308K     792K     760K  /vendor/bin/rmt_storage

      15584K    4176K     786K     724K  /vendor/bin/cdsprpcd

      15584K    4196K     782K     716K  /vendor/bin/adsprpcd

       9596K    3312K     767K     576K  /system/bin/sh

      9596K    3260K     766K     576K  /system/bin/sh

     11380K    4336K     725K     696K  /vendor/bin/msm_irqbalance

     15996K    4348K     719K     684K  /system/vendor/bin/port-bridge

      13004K    4352K     711K     672K  /system/bin/hw/android.hidl.allocator@1.0-service

      12820K    4140K     676K     640K  /vendor/bin/spdaemon

     11492K    4160K     662K     632K  /vendor/bin/seemp_healthd

      9896K    3112K     651K     636K  /system/bin/tombstoned

      10388K    3652K     616K     592K  /vendor/bin/qrtr-ns

      5088K    2600K     601K     480K  /vendor/bin/ssgqmigd

      10452K    3284K     555K     536K  /system/bin/lmkd

     12144K    3256K     534K     516K  /system/bin/dun-server

                           ------   ------  ------

                          1165847K  869196K  TOTAL

 RAM: 5635676K total, 1902208K free, 20072K buffers, 1183188K cached, 2392K shmem, 566800K slab

　　网上已有牛人基于Android的procrank源码（\system\extras\libpagemap\）做了一些小的修改，并添加了一个Makefile，这样它就可以在大多数GNU/Linux环境下编译，包括交叉编译以供嵌入式使用。

　　代码下载：

git clone  https://github.com/csimmonds/procrank_linux.git

　　关于编译和使用的说明请参考 README。

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