[Unity][MemoryProfiler] Executables & Mapped 实现原理分析

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[Unity][MemoryProfiler] Executables & Mapped 实现原理分析

分析 Unity Memory Profiler 中 Executables & Mapped 分类的数据来源、分类逻辑、UI 展示方式，以及与 Unity 内部分配体系的关系。

整体数据流

flowchart TD
    A[Unity 运行时采集快照] --> B[SystemMemoryRegions<br/>Address/Size/Resident/Type/Name]
    B --> C[EntriesMemoryMapCache<br/>构建地址空间层次结构]
    C --> D[GetPointType<br/>Mapped → PointType.Mapped]
    D --> E1[AllMemorySummaryModelBuilder<br/>Summary 汇总]
    D --> E2[AllTrackedMemoryModelBuilder<br/>All Of Memory 树形展示]
    D --> E3[MemoryMapBreakdownModelBuilder<br/>Memory Map 着色]

Loading

1. 数据源：OS 级 System Memory Regions

快照格式版本 ≥ 16 时，会包含 SystemMemoryRegions 条目。类型枚举与 Unity 引擎 SystemInfoMemory.h 对齐：

public enum MemoryType : ushort
{
    // NB!: The same as in SystemInfoMemory.h
    Private = 0, // Private to this process allocations
    Mapped = 1,  // Allocations mapped to a file (dll/exe/etc)
    Shared = 2,  // Shared memory
    Device = 3,   // Shared device or driver memory (like GPU, sound cards, etc)
    Count
}

每个 region 包含：

字段	含义
RegionAddress / RegionSize	虚拟地址范围
RegionResident	驻留物理内存大小
RegionType	OS 分类（Mapped = 1 即文件映射）
RegionName	文件路径（如 /path/to/libunity.so）

由 Unity 运行时通过 OS API（如 VirtualQuery / /proc/self/maps 等）采集，Memory Profiler Editor 包只负责读取和展示。

2. 内存地图：地址空间层次结构

EntriesMemoryMapCache 把所有内存源叠成按地址排序的区间树：

1. AddPoints：先加入 SystemMemoryRegion（OS 层，最底层）
2. 再叠加 Unity 的 Native/Managed 分配
3. SortPoints + PostProcess：建立父子嵌套关系

分类逻辑在 GetPointType 中：对 SystemMemoryRegion，读取 RegionType，Mapped 映射为 PointType.Mapped：

var regionType = m_Snapshot.SystemMemoryRegions.RegionType[source.Index];
switch ((SystemMemoryRegionEntriesCache.MemoryType)regionType)
{
    case SystemMemoryRegionEntriesCache.MemoryType.Device:
        return PointType.Device;
    case SystemMemoryRegionEntriesCache.MemoryType.Mapped:
        return PointType.Mapped;
    case SystemMemoryRegionEntriesCache.MemoryType.Shared:
        return PointType.Shared;
    default:
        return PointType.Untracked;
}

Android 特例：/dev/ 路径归为 Device，dalvik 相关归为 AndroidRuntime，不走 Mapped 分类。

3. 汇总统计（Summary Tab）

AllMemorySummaryModelBuilder 扁平扫描内存地图，按 PointType 累加：

case EntriesMemoryMapCache.PointType.Mapped:
    _summary.ExecutablesAndMapped += memorySize;
    break;

每个地址区间的 source 决定其分类。DLL/可执行文件映射区通常没有 Unity 子分配，整段都标记为 SystemMemoryRegion + Mapped；若 Mapped 区域内有 Unity 跟踪的分配，子区间会归为 Native/Managed，不会重复计入 Executables。

4. 明细展示（All Of Memory Tab）

AllTrackedMemoryModelBuilder.ProcessSystemRegion 按 region 名称分组：

case EntriesMemoryMapCache.PointType.Mapped:
{
    if (SearchFilter(args, k_ExecutablesGroupName, name))
        AddItemSizeToMap(context.ExecutablesName2SizeMap, name, size);
    break;
}

树结构示例：

Executables & Mapped (顶层分组)
├── libunity.so
├── GameAssembly.dll
├── mono-2.0-bdwgc.dll
└── ...

子项名称来自 OS 的 RegionName（文件路径）；同名 region 会合并大小。

5. 与 Unity 内部分配体系的关系

Executables & Mapped 不在 Unity Memory Manager 跟踪范围内。

ProcessedNativeRoots 注释提到一个用于 Executables/DLL 的 fake root，但它没有对应分配，不会计入大小：

stuff like the first entry, which is the fake root for reporting the size of Executables & DLLS without any allocations actually rooted to it will remain with an invalid NativeObjectOrRootIndex and no sizes

因此：

• Native / Managed：Unity 跟踪的堆分配、对象
• Executables & Mapped：OS 报告的文件映射区（代码段、共享库、程序集等）
• 两者数据源不同，统计口径也不同

6. 驻留内存（Resident Memory）

有 SystemMemoryResidentPages 时，ForEachFlatWithResidentSize 会按 region 计算驻留大小。Executables & Mapped 可同时显示 Allocated 和 Resident（代码页可能被换出，resident < allocated）。

7. 平台限制与 Legacy 行为

该指标并非所有平台一致报告：

情况	行为
有 SystemMemoryRegions	正常统计 Mapped 区域
无 SystemMemoryRegions（旧快照/部分平台）	该分类为 0 或缺失；总量用 TotalVirtualMemory 估算 Untracked
Android	部分路径被重分类为 Device / AndroidRuntime
控制台（PS/Switch 等）	统一内存架构下，部分"Native"实际可能是 GPU 内存

核心设计总结

维度	实现方式
识别依据	OS RegionType == Mapped（文件映射）
大小计算	地址空间扁平扫描，按区间 size = nextAddress - curAddress
分组键	RegionName（文件路径）
UI 入口	Summary 饼图、All Of Memory 树、Memory Map 着色
优化方向	提高 Code Stripping、减少模块/库依赖

本质：Unity Memory Profiler 把 OS 已分类的"文件映射内存"单独成类，用于展示应用二进制和依赖库占用的虚拟/物理内存；它不深入分析代码段内容，只依赖 OS 的 region 元数据（地址、大小、类型、文件名）。

关键源码路径

• Editor/MemorySnapshot/Cached/SystemMemoryRegionEntriesCache.cs — OS region 类型定义
• Editor/MemorySnapshot/Cached/EntriesMemoryMapCache.cs — 地址空间构建与 GetPointType
• Editor/UI/Analysis/Breakdowns/Summary/Data/AllMemorySummaryModelBuilder.cs — Summary 汇总
• Editor/UI/Analysis/Breakdowns/AllTrackedMemory/Data/AllTrackedMemoryModelBuilder.cs — All Of Memory 树形展示
• Editor/MemorySnapshot/Cached/ProcessedNativeRoots.cs — fake root 说明（不计入大小）

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[Unity][MemoryProfiler] Android 端内存快照引擎实现分析

补充 issue #46「Executables & Mapped 实现原理分析」的**引擎端（Runtime）**视角，聚焦 Android Player 上快照采集、SystemMemoryRegions 数据来源，以及与 Editor 包展示层的衔接关系。

整体数据流（引擎端）

flowchart TD
    A["C# MemoryProfiler.TakeSnapshot()"] --> B["MemorySnapshotManager::StartOperation()"]
    B --> C["MemorySnapshotOperation::CaptureSnapshot()"]
    C --> D["MemorySnapshotProcess::Process()"]
    D --> E1["Managed: ScriptingMemorySnapshot + IL2CPP GC"]
    D --> E2["Native: NativeMemorySnapshot + MemoryManager"]
    D --> E3["OS: GetAppCommittedMemoryRegionsSlow → /proc/self/smaps"]
    E1 --> F["MemorySnapshotFileWriter 写入 .snap"]
    E2 --> F
    E3 --> F
    F --> G["Memory Profiler Editor 包读取并展示"]
    G --> H["Executables & Mapped 等 UI 分类"]

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入口（C# → Native）：

• Runtime/Profiler/ScriptBindings/MemoryProfiling.bindings.cs
• MemoryProfiler.TakeSnapshot() → StartOperation() → MemorySnapshotManager::StartOperation()

Android 上典型路径：Application.persistentDataPath 或 temporaryCachePath 下的 .snap 文件，经 StreamMemorySnapshotToLocalStorage 直接落盘。

快照采集主流程

格式版本当前为 16（含 SystemMemoryRegions），定义于 Modules/Profiler/Runtime/MemorySnapshotProcess.h：

kSystemMemoryRegionsVersion = 16, // add system memory regions
const uint32_t kCurrentFormatVersion = kSystemMemoryRegionsVersion;

MemorySnapshotProcess::Process() 采集顺序：

阶段	条件	内容
Header / Metadata	始终	版本号、时间戳、用户 metadata
Managed Objects	kCaptureManagedObjects	IL2CPP GC 堆、类型、GCHandle
Native Objects	kCaptureNativeObjects	Unity 原生对象、Scene 根
Native Allocations	kCaptureNativeAllocations	MemoryManager 分配器 walk
ProfileTargetInfo	始终	设备/GPU/版本信息
SystemMemoryRegions	format ≥ 16	/proc/self/smaps 解析
ProfileTargetMemoryStats	始终	汇总统计（含 totalVirtualMemory）

关键调用点（MemorySnapshotProcess.cpp）：

if (SupportDataCollection() && m_FormatVersion >= kSystemMemoryRegionsVersion)
{
    systeminfo::GetAppCommittedMemoryRegionsSlow(m_cachedMemRegions);
}
// ...
if (m_FormatVersion >= kSystemMemoryRegionsVersion)
{
    ProcessSystemMemoryRegions();
}

注意：SystemMemoryRegions 在 Native Allocations 之后采集；只在 Player 端实际读 OS 数据（SupportDataCollection() 为 true）。Editor 接收远程快照时走反序列化路径，不再读 /proc。

SystemMemoryRegions：Executables & Mapped 的引擎数据源

类型定义（与 Editor 包对齐）

Runtime/Misc/SystemInfo.h：

struct MemoryRegionInfo
{
    enum class Type : uint16_t
    {
        Private = 0, // Private to this process allocations
        Mapped = 1,  // Allocations mapped to a file (dll/exe/etc)
        Shared = 2,  // Shared memory
        Device = 3   // Shared device or driver memory (like GPU, sound cards, etc)
    };
    uint64_t address;
    uint64_t size;
    uint64_t residentSize;
    Type type;
    core::string name;
};

Android 平台采集

Android 没有单独的 smaps 解析，直接复用 UnixCommon（与 Linux 相同）：

// PlatformDependent/AndroidPlayer/Source/AndroidSystemInfo.cpp
void systeminfo::GetAppCommittedMemoryRegionsSlow(dynamic_array<MemoryRegionInfo> &results)
{
    results.clear();
    unix::ReadVirtualMemoryRegionsList(results);
}

/proc/self/smaps 解析逻辑

实现：PlatformDependent/UnixCommon/ProcFS/UnixSmapsReader.cpp

• 数据源：SMapsCachedReader 读 /proc/self/smaps，按帧缓存（约 5–20ms）
• 每个 region 块解析：
  • 首行 addr-addr perms offset dev:inode [pathname] → address、regionIsMapped、regionName
  • Size: → regionSize（KB × 1024）
  • Rss: → regionResidentSize（KB × 1024）
  • VmFlags: → 权限/属性标志

分类规则（引擎端）：

regionIsMapped = (dev != "00:00") || (inode != "0")

mapped + io flag     → Device
mapped + 有 pathname → Mapped   ← Executables & Mapped 的数据源
mapped + 无 pathname → Shared
非 mapped + rd/wr/ac → Private
其他                  → skip

Android 上典型映射：

smaps 行特征	引擎 Type	Editor 展示（issue #46）
/data/app/.../libunity.so	Mapped	Executables & Mapped → libunity.so
/system/lib64/libc.so	Mapped	Executables & Mapped
[anon:dalvik-main space]（dev/inode 为 0）	Private	Managed/AndroidRuntime（Editor 重分类）
/dev/ashmem（VmFlags 含 io）	Device	Device Memory（Editor 重分类）
[heap]、[stack]	Private	Untracked / Private

重要边界： issue #46 提到的 Android 特例（/dev/ → Device、dalvik → AndroidRuntime）是在 Memory Profiler Editor 包 的 EntriesMemoryMapCache.GetPointType 中做的二次分类，不在引擎采集阶段。引擎只写原始 Type + RegionName。

序列化格式

ProcessSystemMemoryRegions() 写入字段：

• SystemMemoryRegions_Address
• SystemMemoryRegions_Size
• SystemMemoryRegions_ResidentSize
• SystemMemoryRegions_Type
• SystemMemoryRegions_Name

定义于 Modules/Profiler/Public/MemorySnapshot/MemorySnapshotFileEntryNames.h。

totalVirtualMemory 也依赖这批 region 数据求和；若无 region 数据则 fallback 到 GetAppCommittedMemorySize()。Android 上后者因内核限制退化为 RSS 近似值。

引擎端 vs Editor 包（issue #46 对照）

维度	引擎端（Android）	Editor 包
识别依据	smaps 中 dev:inode != 0:0 且有 pathname → Type::Mapped	RegionType == Mapped → PointType.Mapped
大小	Size 字段（虚拟大小）	地址空间扁平扫描
驻留	Rss → ResidentSize	ForEachFlatWithResidentSize
分组键	RegionName（完整路径）	同名 region 合并
UI 汇总	无（只写快照）	_summary.ExecutablesAndMapped += memorySize

结论： Executables & Mapped 不在 Unity Memory Manager 跟踪范围内。引擎通过 OS API 采集文件映射区，Editor 再按 Mapped 类型汇总展示。ProcessNativeMemoryRegions（Unity 内部分配器 walk）与 OS 级 SystemMemoryRegions 是两套独立数据源。

Android 快照其他引擎模块（简要）

Managed（IL2CPP）

1. scripting_gc_stop_world() 停 GC
2. scripting_gc_heap_foreach → il2cpp_gc_foreach_heap 遍历堆段
3. ReportScriptingMemoryHeapChunk 缓存堆块
4. scripting_gc_start_world() 恢复（避免 IL2CPP 类型初始化死锁）

IL2CPP 侧：libil2cpp/vm/MemoryInformation.cpp

Native Objects

NativeMemorySnapshot::Capture 遍历 Object::GetIDToPointerMapInternal()，用与 AssetGC 相同的依赖标记逻辑收集引用关系。

Native Allocations

ProcessNativeMemoryRegions 锁定 MemoryManager，对所有 allocator 执行 WalkAllocations，产出 NativeMemoryRegions_* 条目——Unity 内部分配，不是 Executables & Mapped。

传输模式

Android 上常见两种：

1. 本地快照： MemoryProfiler.TakeSnapshot(path, ...) → 写 .snap 到设备存储，adb pull 到 PC 分析
2. Profiler 连接： Editor 发 kMessageSnapshotRequest → Player StreamMemorySnapshotToEditor 分块回传 → Editor 反序列化写文件

关键源码路径

模块	路径
C# API	Runtime/Profiler/ScriptBindings/MemoryProfiling.bindings.cs
快照管理	Modules/Profiler/Runtime/MemorySnapshotManager.cpp
采集主流程	Modules/Profiler/Runtime/MemorySnapshotProcess.cpp
OS Region 类型	Runtime/Misc/SystemInfo.h
Android 平台入口	PlatformDependent/AndroidPlayer/Source/AndroidSystemInfo.cpp
smaps 解析	PlatformDependent/UnixCommon/ProcFS/UnixSmapsReader.cpp
快照格式条目	Modules/Profiler/Public/MemorySnapshot/MemorySnapshotFileEntryNames.h
IL2CPP 堆采集	libil2cpp/vm/MemoryInformation.cpp
Managed 采集桥接	Modules/Profiler/Runtime/ScriptingMemorySnapshot.cpp
Native 对象采集	Modules/Profiler/Runtime/NativeMemorySnapshot.cpp

设计要点

1. 双层内存模型： Unity 跟踪（Native/Managed allocators）与 OS 报告（smaps regions）分离；Executables & Mapped 属于后者。
2. Android = Linux smaps： 无 Windows 式 VirtualQuery，完全依赖 /proc/self/smaps。
3. 性能： 读 smaps 较慢（约 5–20ms），仅在快照时调用一次；ProcFSCachedReader 同帧内复用缓存。
4. 分类粒度： 引擎只做 4 类（Private/Mapped/Shared/Device）；Android 特有的 dalvik、/dev/ 重分类在 Editor 包完成。
5. Committed vs Resident： Android 无精确 per-process committed 接口；有 smaps 时用 region Size 求和，否则 fallback 到 RSS。