原创

Perfdog玩转内存泄漏

背景交代

最近QC同学在跑游戏的过程中发现玩的时间久了游戏会发生闪退,经过搜集信息后排除了功能性bug的

一.判断是否是内存泄露

拿到真机,USB连接,杀掉多余后台进程,打开Perfdog,接下来一顿操作猛如虎,Perfdog具体操作不在赘述,有关perfdog怎么使用的教程可以参考

Perfdog使用教程

拿到内存趋势图

使用手机

此图一出,基本就可以断定内存泄露了,这是正常玩游戏,游戏运行了30分钟的内存趋势图;

结论:,内存持续上升,存在内存泄露。

一个优秀的游戏通常情况内存是有上升有回落,多次运行同一个功能也不会导致内存功能持续上升;

呈现出起伏状态,比如:

知道了存在内存泄露,下面就要开始分析有可能是哪里导致的内存泄露;

二.分析泄露原因

一般针对unity游戏来说,内存瓶颈是资源和Mono堆内存,两部分;

以下是unity游戏程序在运行时的内存分配概况

先简单介绍下Mono,unity使用Mono机制来完成跨平台的操作,就好像JAVA使用虚拟机来完成跨平台操作一样,Mono也是一种跨平台的实现。跨平台其实现原理在于使用了叫CIL(Common Intermediate Language通用中间语言,也叫做MSIL微软中间语言)的一种代码指令集,CIL可以在任何支持CLI(通用语言基础结构)的环境中运行,就像.NET是微软对这一标准的实现,Mono则是对CLI的又一实现。由于CIL能运行在所有支持CLI的环境中,例如刚刚提到的.NET运行时以及Mono运行时,也就是说和具体的平台或者CPU无关。

一般对于unity开发的游戏来说,内存的开销都是围绕下面的三个方面:

1.资源内存的占用;

2.引擎模块自身内存占用;

3.托管堆内存占用。

Mono通过垃圾回收机制(GarbageCollect,简称GC)对内存进行管理,可以自动地改变堆的大小来适应你所需要的内存,并且是可以适时地调用垃圾回收(GarbageCollection)操作来释放已经不需要的内存。也就是说Mono会自动释放一些内存,但要注意的是GC释放的内存只会留给mono使用,并不会交还给操作系统,因此mono堆内存是只增不减的。

这里简单介绍下Mono回收原理:

Mono会跟踪每次内存分配的动作,并维护一个分配对象表,当GC的时候,以全局数据区和当前寄存器中的对象为根节点,按照引用关系进行遍历,对于遍历到的每一个对象,将其标记为活的(alive)。所有对象的被标记意味着该对象可以通过全局对象或者当前上下文访问到,而没有被标记的对象则意味着该对象无法通过任何途径访问到,即该对象“失联”了,GC最终会将所有“失联”的对象内存进行回收。

内存泄露定义

我们把对象已经不再需要使用却没有被GC回收的情况称为mono内存泄漏。Mono内存泄漏会使空闲内存减少,GC频繁,mono堆不断扩充,最终导致游戏内存占用的升高。最终导致内存过高,进程被操作系统Kill或者崩溃。简单来说,也就是一些对象被实例化出来后没有被释放掉,一种保存在内存中,新的对象又需要申请新的内存空间,导致内存不断上升。

重点关注点

配置文件的使用、纹理、网格、RenderTexture和粒子系统;

比如频繁的创建销毁对象是否使用对象池,或者粒子,纹理等资源显示过后是否被及时从内存中释放,等等;

三.测试手段

1.首先通跑测试,确定问题确定原因,比如我上面通过通跑游戏确定存在内存泄露;

2.缩小范围,由于一个游戏在运行的过程中场景比较复杂,上面的同跑并不能准确定位问题,所以我们要划分场景测试,例如我在上面的通跑游戏过程中包括以下场景,打开关闭UI界面,战斗场景,切换地图,升级武器等,如果没有比较明显的数据,那就要分别针对以下场景进行测试。比如UI场景可以反复打开关闭UI界面,战斗场景可以持续战斗挂机,反复切换地图等等,总之是把游戏内进行的行为减少,细化要检测的场景;

3.定位问题

如果某个场景发生内存泄露,边定位到那个场景运行游戏,而在游戏运行时,相应的引擎也有一些工具可以查看具体的代码使用情况,比如unity的Profiler。

如果多个场景都出现内存泄露,那就要查找这些场景所交叉的部分,比如通信框架等;而本次经过多个场景的测试发现都存在泄露,最后经过排查发现是使用的通信框架存在泄露问题。

四,Perfdog内存相关简介

通常情况下安卓可以轻松获取到的内存有4种数据,我们也可以通过ADB来获取,

VSS - Virtual Set Size 虚拟耗用内存(包含共享库占用的内存)

RSS - Resident Set Size 实际使用物理内存(包含共享库占用的内存)

PSS - Proportional Set Size 实际使用的物理内存(比例分配共享库占用的内存)

USS - Unique Set Size 进程独自占用的物理内存(不包含共享库占用的内存)

一般来说内存占用大小有如下规律:VSS >= RSS >= PSS >= USS

而Perfog的Memory也就是 Android PSS Memory,也是我们通常来用作代表内存的数据,是实际使用的物理内存大小。

Swap Memory (Swap Memory,部分设备支持Swap功能,在启用Swap功能后,系统会对PSS内存进行压缩,Swap增加,PSS会相应减少,由于压缩会占用CPU资源,同时相应会导致FPS降低)

Virtual Memory(VSS) 虚拟内存是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间),而实际上它通常是被分隔成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换。

五、Perfdog新功能初探

PerfDog 3.5版本刚刚推出,新增一个最新的数值,CPU Usage(Normalized):规范化CPU利用率

官方给出的解释为:

传统计算方法:当前时刻CPU频率下,CPU Usage = CPU执行时间/CPU总时间。

由于移动设备CPU频率时刻变化,用传统CPU利用率计算方法,假定在低频率时刻计算出CPU利用率=30%,和在CPU高频时刻计算出CPU利用率=30%。同样都是30%但性能消耗是完全不样的,明显高频消耗更高。传统CPU利用率已无法真实反映性能消耗。

所以我们需要一种规范化(可量化)的统计方式。将频率因素考虑进去。

CPU Usage(Normalized)= (CPU执行时间/CPU总时间) * (当前时刻所有CPU频率之和/所有CPU频率最大值之和)。

PerfDog两种统计方式都有。CPU Usage默认为规范化CPU利用率。建议使用规范化CPU利用率作为衡量性能指标。

具体的描述可以看这里:规范化CPU利用率

尝鲜体验以下。测试使用过程和之前的一样。来看看新增的数据对比

title:

CPU Usage趋势图对比:

CPU Core Usage趋势图对比:

从趋势图来看的话,实际上两种算法并无太大差异,但是精确到具体帧的使用率,差异会比较明显,单纯从性能的角度来说,传统CPU利用率仅能从数值的角度体现手机的CPU使用程度,但是无法从性能使用程度的角度表达手机的CPU使用效率,就像前文所说,低频率时刻计算出CPU利用率=30%,和在CPU高频时刻计算出CPU利用率=30%。同样都是30%但性能消耗是完全不样的。规范化CPU利用率数值可以弥补这一缺点。目前的测试行业良莠不齐,规范指标较少,如果真的可以做到统一行业标准不失为一件好事。

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