Android安全模型之Android安全机制（内存管理）

Ashmem匿名共享内存

Android的匿名共享内存（Ashmem）机制基于Linux内核的共享内存，可是Ashmem与cache shrinker关联起来，增长了内存回收算法的注册接口，所以Linux内存管理系统将再也不使用内存区域加以回收。Ashmem之内核驱动的形式实现，在文件系统中建立/dev/ashmem设备文件。若是进程A与进程B须要共享内存，进程A可经过open打开该文件，用ioctl命令ASHMEM_SET_NAME和ASHMEM_SET_SIZE设置共享内存的名称和大小。mmap使用handle得到共享的内存区域；进程B使用一样的handle，由mmap得到同一块内存。handle在进程间的传递可经过Binder等方式实现。

为有效回收，须要该内存区域的全部者通知Ashmem驱动。经过用户，Ashmem驱动程序，以及Linux内存管理系统的协调，使内存管理更适应嵌入式移动设备内存较少的特色。Ashmem机制辅助内存管理系统来有效管理再也不使用的内存，同时经过Binder进程通讯机制实现进程间的内存共享。

Ashmem不但以/dev/ashmem设备文件的形式适应Linux开发者的习惯，并且在Android系统运行时和应用程序框架层提供了访问接口。其中，在系统运行时提供了C/C++调用接口，在应用程序框架层提供了Java调用接口。而实际上，应用程序框架层的Java调用接口是经过JNI方法来调用系统运行时的C/C++调用接口的，最后进入到内核空间的Ashmem驱动程序中。

LMK机制

Android的软件协议栈由操做系统内核，中间件与应用程序组成。虽然基于Linux操做系统内核，android进程的内存管理与Linux仍有区别。Android的应用程序由java语言编写，运行于Java虚拟机之上，可是，Android的java虚拟机Dalvik与传统的Java虚拟机是有区别的。Dalvik采用基于寄存器的虚拟机优化实现，确保多个虚拟机实例同时运行，借助Linux内核服务，实现安全保护，线程管理，底层进程与内存管理等功能。Dalvik虚拟机运行.dex格式的Dalvik可执行文件。.dex格式由android工具将java格式的class文件转化而来，而且进一步优化，下降内存占用。

Android的每一个应用程序都有一个独立的Dalvik虚拟机实例，而且运行于独立的进程空间。Android运行时（Runtime）与虚拟机都运行于Linux操做系统之上，借助操做系统服务进行底层内存管理并访问底层设备的驱动程序。

可是，不一样于Java与.NET，Android运行时同时管理进程的生命周期。为确保应用程序的响应性，能够在必要时中止甚至杀死某些进程，向更高优先级的进程释放资源。具体原则以下：

• 应用程序的进程优先级决定哪些进程能够被杀死以释放资源，而应用程序的优先级取决于其组件的最高优先级。

• 当两个进程具有相同的优先级时，一般处于低优先级时间最长的进程先被杀死，以释放资源。

• 进程优先级同时取决于进程间的依赖关系：例如，第一个进程依赖于第二 个进程提供的服务（Services）或内容提供者（Content Provider），则第二个进程至少具有与第一个进程一样的优先级。

Android系统能够同时运行多个应用程序。因为启动与运行一个应用程序须要必定的时间开销，为了加快运行速度，Android并不会当即杀死一个退出的程序，而是让它驻留在内存中，以便下次运行时迅速启动。可是，随着程序愈来愈多，内存会出现不足。当Android系统须要某一进程释放资源为其余进程所用时，系统使用所谓的“LowMemoryKiller”杀死进程以释放资源。LowMemoryKiller在Linux内核中实现，按程序的重要性来决定杀死哪个应用。所以，必须妥善设置进程的优先级，不然该进程可能在运行过程当中被系统杀死。

Android自动管理打开并运行于后台的应用程序，单个程序都有一个oom_adj值，值越小，优先级越高，被杀死的可能性越低。Android将程序的重要性分红几类。

1. 前台进程（Active Process）：oom_adj值为0。前台进程为正在与用户交互 的应用程序。为响应前台进程，Android可能要杀死其余进程以收回资源。前台进程分为如下几类：

• 活动（Activity）正在前台接收用户输入事件。

• 活动，服务与广播接收器正在执行一个onReceive事件处理函数。

• 服务正在执行onStart，onCreate或onDestroy事件处理函数。

2. 已启动服务的进程（Started Service Process）：oom_adj值为0。这类进程包含一个已启动的服务。服务并不直接与用户输入交互，所以服务的优先级低于可见活动的优先级。可是，已启动服务的进程仍然被认为是前台进程，只有在活动及可见活动须要资源时，已启动服务的进程才会被杀死。

3. 可见进程（Visible Process）：oom_adj值为1。活动（Activity）是可见的，但并不在前台，或者不响应用户的输入。例如，Activity被非全屏的Activity或透明的Activity所遮挡。包含此类可见Activity的进程被称为可见进程。只有在很是少有的极端状况下，此类进程才会被杀死以释放资源。

4. 后台进程（Background Process）：oom_adj值为2。这类进程不包含任何可见的活动与启动的服务。一般大量后台进程存在时，系统会采用（last-seen-firest-killl）后见先杀的方式，释放资源供前台进程使用。

5. 主界面（Home Process）：oom_adj值为4。

6. 隐藏进程（Hidden Process）：oom_adj值为7。

7. 内容提供者（Content Provider）：oom_adj值为14。

8. 空进程（Empty Process）：oom_adj值为15。既不提供服务，也不提供内容的进程。

Android系统一般有一个内存警惕值与oom_adj值的对应表：每一个内存警惕值对应一个oom_adj值。当系统内存低于警惕值时，全部大于oom_adj值的进程均可被杀死！内存警惕与oom_adj值对应关系以下表：

进程各种	oom_adj值	内存警惕值（以4KB为单位）
前台进程/服务进程	0	1536
可见进程	1	2048
后台进程	2	4094
隐藏进程	7	5120
内容提供者	14	5632
空进程	15	6144

当可用内存小于6144 ＊ 4K ＝ 24MB时，开始杀死全部的空进程，当可用内存小于5632 * 4K ＝ 22MB时，开始杀死全部内容提供者与空进程。上表的设置能够经过修改如下两个文件实现：

• /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj

• /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree

例如，把minfree最后一项改成32 ＊ 1024，那么当可用内存小于128MB时，就开始杀全部的空进程。

可是，当过多进程在内存中未被释放，系统反应速度会下降，形成用户满意度下降。用户能够自行使用如task killer与task Manager之类的工具软件手动杀死没必要要的后台进程与空进程，强制释放资源。