HaaS100开发调试系列 之 定位AliOS Things内存及Crash问题-阿里云开发者社区

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HaaS100开发调试系列 之 定位AliOS Things内存及Crash问题

简介: 本文主要说开发调试过程中经常遇到的内存问题。
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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,可以帮助大家尽快上手AliOS Things的开发调试。链接是:

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

本文主要说开发调试过程中经常遇到的内存问题。

1、先抛出问题

在开发过程中,我们总是会遇到诸如:

  • 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给大家提供了一套强大的内存问题分析定位方法,即:

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

结合这四种方法,我们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。

2、打开相关组件

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

step1

在package.yaml 文件里添加 cli组件和debug组件。

举例说明,我们当前使用的是helloworld_demo,那我们进入solution/helloworld_demo/package.yaml,增加:

depends:
 
- cli: rel_3.3.0    # helloworld_demo中添加cli组件
 
- debug: rel_3.3.0  # helloworld_demo中添加debug组件

Step2

使能内存调试宏RHINO_CONFIG_MM_DEBUG,方法是在 solution/helloworld_demo/package.yaml里增加

def_config:                              # 组件的可配置项
 
    RHINO_CONFIG_MM_DEBUG: 1

Step3

重新编译烧录板子,参考 HaaS100快速开始

Step4

上电后系统启动后,执行help看一下,系统自带了一些调试命令。

image.png

3、内存CLI命令

3.1、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

image.png

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。如果系统存在大量小内存(如size低于256字节的内存)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。

3.2、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。

4、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)

5、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?

配合解析脚本 coredump_parser.py, 我们可以得到下面的结果:

========== 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
 
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

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,coredump_parser.py路径为:https://github.com/alibaba/AliOS-Things/tree/dev_3.1.0_haas/components/utility/debug_tools
  2. 将编译生成的elf文件(aos.elf)也拷贝至coredump_parser.py的同级目录,elf 路径为solutions/helloworld_demo/out/helloworld_demo/aos.elf
  3. 执行下面命令(举例)
python coredump_parser.py log aos.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,

arm-none-eabi-gcc在 AliOS Things代码下载时自带的工具链toolchian里,toolchian路径为:

~/.aliot/arm-none-eabi/main/bin

可以将这个路径添加到系统PATH路径下,也可以使用-p参数,如

python coredump_parser.py log aos.elf -p  ~/.aliot/arm-none-eabi/main/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,我们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!

6、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,希望大家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。

开发者支持
HaaS解决方案中心:https://haas.iot.aliyun.com/
HaaS技术社区:https://blog.csdn.net/HaaSTech

开发者钉钉群和公众号见下图,开发者钉钉群每天都有技术支持同学值班。

image.png

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