Android ashmem

转自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_606334a20100goei.html

更详细的讲解请看：http://blog.csdn.net/luoshengyang/article/details/6664554

ashmem是android的内存分配/共享机制，在dev目录下对应的设备是/dev/ashmem，相比于传统的内存分配机制，如malloc、anonymous/named mmap，其好处是提供了辅助内核内存回收算法的pin/unpin机制。

ashmme的典型用法是先打开设备文件，然后做mmap映射。

第一步通过调用ashmem_create_region函数，这个函数完成这几件事：

1）fd = open("/dev/ashmem", O_RDWR);
2）ioctl(fd, ASHMEM_SET_NAME, region_name); // 这一步可选
3）ioctl(fd, ASHMEM_SET_SIZE, region_size);

第二步，应用程序一般会调用mmap来把ashmem分配的空间映射到进程空间：

mapAddr = mmap(NULL, pHdr->mapLength, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_PRIVATE, fd, 0);

应用程序还可以通过ioctl来pin和unpin某一段映射的空间，以提示内核的page cache算法可以把哪些页面回收，这是一般mmap做不到的。

可以说ashmem以较小的代价（用户需进行额外的ioctl调用来设置名字，大小，pin和unpin），获得了一些内存使用的智能性。

ashmem本身实现也很小巧，只有不到700行。原因是借助了内核已经有的工具，例如shmem_file_setup(支撑文件),cache_shrinker（slab分配算法的页面回收的回调函数）等。

如果ashmem不使用内核驱动实现，则pin/unpin的语义比较难以实现，或者即使实现，效率也不会很高。但查询android源码，使用pin/unpin很少，看来ashmem还是没有很好地用起来。

如果不使用ashmem驱动，并且舍弃pin/unpin语义，那么模拟ashmem的语义还是很简单的。首 先，ashmem_create_region可以为进程创建一个唯一的文件（如进程名＋时戳），打开，然后返回这个文件的fd；接着应用程序可以进性一 般的mmap操作了。如果不使用ashmem_create_region接口函数，那么使用anonymous的mmap就可以了，但这种方式属于正在 被丢弃的方式，而且并不是所有的系统都支持，比如Macos就不支持。

Android ashmem 语义的实现

ashmem非常象是anonymous mmap，这或许是它的名字的由来吧。网上有人问pin和unpin到底是做什么用的，似乎没人回答。简单的回答是：没什么用。深沉点的回答是：可以用来更有效地使用内存。具体讲，当你觉得用ashmem分配的空间有部分似乎不大用得着时，你可以unpin这一块空间，unpin后，内核可以把它对应的物理页面回收，挪作他用。你并不用担心以后进程对unpin的空间的访问，因为回收了的内存，你还可以再次获得（通过缺页handler），因为unpin操作并不改变已经mmap的地址空间。所以说，pin/unpin纯粹是内核内部的操作，不影响上层应用的语义。

如果不用ashmem驱动，不考虑pin/unpin语义，并且考虑到现有API的持续性（ashmem_create_region等），实现ashmem的语义虽然概念上不难，但还是有一些细节需要注意。

首先，ashmem不是用于进程间共享数据的，这是由驱动实现决定的。驱动把ashmem分配的地址空间赋给file结构的private，这就排除了进程间共享的可能性。

其次，ashmem的作用等同于anonymous mmap，纯粹作分配空间用，你打开多少次/dev/ashmem设备（并mmap），你就获得多少次（不同的）空间。这在同一个进程也是一样的。这一点很重要。

举例来说：
fd1 ＝ open("/dev/ashmem", O_RDWR);
addr1 = mmap(0, size, ..., fd1, ...);
fd2 = open("/dev/ashmem", O_RDWR);
addr2 = mmap(0, size, ..., fd2, ...);

即使在同一个进程内，addr1和addr2也是不同的。用/dev/zero达不到这个效果，普通文件也不行。

所以，在使用普通文件模拟ashmem行为时，必须给每个文件起唯一的名字。这个技术可有很多选择，比如使用开机后经历的时间作为文件名的一部分。