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

Posted 2021-06-17 HaaS技术社区

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了HaaS100开发调试系列之定位AliOS Things内存及Crash问题相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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。

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

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

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
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
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！