Android安全模型之Android安全機制（內存管理）

Ashmem匿名共享內存

Android的匿名共享內存（Ashmem）機制基於Linux內核的共享內存，可是Ashmem與cache shrinker關聯起來，增長了內存回收算法的註冊接口，所以Linux內存管理系統將再也不使用內存區域加以回收。Ashmem之內核驅動的形式實現，在文件系統中建立/dev/ashmem設備文件。若是進程A與進程B須要共享內存，進程A可經過open打開該文件，用ioctl命令ASHMEM_SET_NAME和ASHMEM_SET_SIZE設置共享內存的名稱和大小。mmap使用handle得到共享的內存區域；進程B使用一樣的handle，由mmap得到同一塊內存。handle在進程間的傳遞可經過Binder等方式實現。

爲有效回收，須要該內存區域的全部者通知Ashmem驅動。經過用戶，Ashmem驅動程序，以及Linux內存管理系統的協調，使內存管理更適應嵌入式移動設備內存較少的特色。Ashmem機制輔助內存管理系統來有效管理再也不使用的內存，同時經過Binder進程通訊機制實現進程間的內存共享。

Ashmem不但以/dev/ashmem設備文件的形式適應Linux開發者的習慣，並且在Android系統運行時和應用程序框架層提供了訪問接口。其中，在系統運行時提供了C/C++調用接口，在應用程序框架層提供了Java調用接口。而實際上，應用程序框架層的Java調用接口是經過JNI方法來調用系統運行時的C/C++調用接口的，最後進入到內核空間的Ashmem驅動程序中。

LMK機制

Android的軟件協議棧由操做系統內核，中間件與應用程序組成。雖然基於Linux操做系統內核，android進程的內存管理與Linux仍有區別。Android的應用程序由java語言編寫，運行於Java虛擬機之上，可是，Android的java虛擬機Dalvik與傳統的Java虛擬機是有區別的。Dalvik採用基於寄存器的虛擬機優化實現，確保多個虛擬機實例同時運行，藉助Linux內核服務，實現安全保護，線程管理，底層進程與內存管理等功能。Dalvik虛擬機運行.dex格式的Dalvik可執行文件。.dex格式由android工具將java格式的class文件轉化而來，而且進一步優化，下降內存佔用。

Android的每一個應用程序都有一個獨立的Dalvik虛擬機實例，而且運行於獨立的進程空間。Android運行時（Runtime）與虛擬機都運行於Linux操做系統之上，藉助操做系統服務進行底層內存管理並訪問底層設備的驅動程序。

可是，不一樣於Java與.NET，Android運行時同時管理進程的生命週期。爲確保應用程序的響應性，能夠在必要時中止甚至殺死某些進程，向更高優先級的進程釋放資源。具體原則以下：

• 應用程序的進程優先級決定哪些進程能夠被殺死以釋放資源，而應用程序的優先級取決於其組件的最高優先級。

• 當兩個進程具有相同的優先級時，一般處於低優先級時間最長的進程先被殺死，以釋放資源。

• 進程優先級同時取決於進程間的依賴關係：例如，第一個進程依賴於第二 個進程提供的服務（Services）或內容提供者（Content Provider），則第二個進程至少具有與第一個進程一樣的優先級。

Android系統能夠同時運行多個應用程序。因爲啓動與運行一個應用程序須要必定的時間開銷，爲了加快運行速度，Android並不會當即殺死一個退出的程序，而是讓它駐留在內存中，以便下次運行時迅速啓動。可是，隨着程序愈來愈多，內存會出現不足。當Android系統須要某一進程釋放資源爲其餘進程所用時，系統使用所謂的「LowMemoryKiller」殺死進程以釋放資源。LowMemoryKiller在Linux內核中實現，按程序的重要性來決定殺死哪個應用。所以，必須妥善設置進程的優先級，不然該進程可能在運行過程當中被系統殺死。

Android自動管理打開並運行於後臺的應用程序，單個程序都有一個oom_adj值，值越小，優先級越高，被殺死的可能性越低。Android將程序的重要性分紅幾類。

1. 前臺進程（Active Process）：oom_adj值爲0。前臺進程爲正在與用戶交互 的應用程序。爲響應前臺進程，Android可能要殺死其餘進程以收回資源。前臺進程分爲如下幾類：

• 活動（Activity）正在前臺接收用戶輸入事件。

• 活動，服務與廣播接收器正在執行一個onReceive事件處理函數。

• 服務正在執行onStart，onCreate或onDestroy事件處理函數。

2. 已啓動服務的進程（Started Service Process）：oom_adj值爲0。這類進程包含一個已啓動的服務。服務並不直接與用戶輸入交互，所以服務的優先級低於可見活動的優先級。可是，已啓動服務的進程仍然被認爲是前臺進程，只有在活動及可見活動須要資源時，已啓動服務的進程纔會被殺死。

3. 可見進程（Visible Process）：oom_adj值爲1。活動（Activity）是可見的，但並不在前臺，或者不響應用戶的輸入。例如，Activity被非全屏的Activity或透明的Activity所遮擋。包含此類可見Activity的進程被稱爲可見進程。只有在很是少有的極端狀況下，此類進程纔會被殺死以釋放資源。

4. 後臺進程（Background Process）：oom_adj值爲2。這類進程不包含任何可見的活動與啓動的服務。一般大量後臺進程存在時，系統會採用（last-seen-firest-killl）後見先殺的方式，釋放資源供前臺進程使用。

5. 主界面（Home Process）：oom_adj值爲4。

6. 隱藏進程（Hidden Process）：oom_adj值爲7。

7. 內容提供者（Content Provider）：oom_adj值爲14。

8. 空進程（Empty Process）：oom_adj值爲15。既不提供服務，也不提供內容的進程。

Android系統一般有一個內存警惕值與oom_adj值的對應表：每一個內存警惕值對應一個oom_adj值。當系統內存低於警惕值時，全部大於oom_adj值的進程均可被殺死！內存警惕與oom_adj值對應關係以下表：

進程各種	oom_adj值	內存警惕值（以4KB爲單位）
前臺進程/服務進程	0	1536
可見進程	1	2048
後臺進程	2	4094
隱藏進程	7	5120
內容提供者	14	5632
空進程	15	6144

當可用內存小於6144 ＊ 4K ＝ 24MB時，開始殺死全部的空進程，當可用內存小於5632 * 4K ＝ 22MB時，開始殺死全部內容提供者與空進程。上表的設置能夠經過修改如下兩個文件實現：

• /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj

• /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree

例如，把minfree最後一項改成32 ＊ 1024，那麼當可用內存小於128MB時，就開始殺全部的空進程。

可是，當過多進程在內存中未被釋放，系統反應速度會下降，形成用戶滿意度下降。用戶能夠自行使用如task killer與task Manager之類的工具軟件手動殺死沒必要要的後臺進程與空進程，強制釋放資源。