知秋一叶

  关于开心的问题，Saucer都来了，我也来凑热闹。
  这个问题在CSDN上碰到好几次，我每次都只给出了简单的答案：不要参考Task Manager的Mem Usage数据，那个数据的大小对程序性能没有直接影响。
 下面是我分析这问题的一些思路，希望对对这个问题感兴趣的朋友有所帮助。（还有一个原因——很久没有update blog，被开心“警告”了... ）

 Q: Is .NET Alone?
 A: Nope!  前面Saucer说过了，这不是.NET的问题，所有Windows程序都有类似的行为。例如下面的C程序：
    void main { while(1); }   //死循环，便于我们察看Task Manager
  初次运行在我的机器上Mem Usage是632K，把Console最小化以后再恢复，Mem Usage变成了36K。显然，这不是一个.NET独有的问题，而是Windows Memory Management的问题。那么和.NET的GC机制也不会有太大的关系——虽然问题的表现形式很容易让人联想到GC。

 Q: How much memory does my program use?
 A: 回答这个问题并不容易。先来看看操作系统虚拟内存管理的一些基本概念：每个Windows进程都拥有4G的地址空间，但是你的机器显然没有4G的物理内存。在多任务环境下，所有进程使用的内存总和可以超过计算机的物理内存。在特定的情况下，进程的一部分可能会从物理内存中删除而被暂存在硬盘的文件里(pagefile)，当进程试图访问这些被交换到pagefile里的内存的时候，系统会产生一个缺页中断(page fault)，这时候Windows内存管理器会负责把对应的内存页重新从硬盘调入物理内存。
  在某个时间内，一个进程可以直接访问到的物理内存（不发生缺页中断）叫做这个进程的Working Set；而一个进程从4G的地址空间当中实际分配(commit)了的、可访问的内存称为Committed Virtual Memory。Committed VM可能存在于Page File当中，WorkingSet则一定位于物理内存。
  所以要回答上面的问题先要反问一句：What're you talking about? Physical Memory or Committed Memory?

 Q: What is this "Mem Usage" data?
 A: From Task Manager Help: In Task Manager, the current Working Set of a process, in kilobytes.
  Mem Usage这个名字多少有些误导。它只表示这个进程当前占用的物理内存，也就是WorkingSet。WorkingSet不表示进程当前“占用”的所有虚拟内存，该进程可能还有一部分数据被交换到pagefile当中。这些数据只有在被访问的时候才会被加载到物理内存。
  Task Manager有另一列数据：VM Size，表示了一个进程分配的虚存(Committed Visual Memory)——实际的定义要比这个复杂一些，但这个定义对我们目前分析的问题已经足够了。以前面的C程序为例，在最小化前后的VM Size都是176K，并没有变化。
  所以，结论很简单：当一个Windows程序被最小化的时候，Windows内存管理器把该进程的WorkingSet减到最小（根据先进先出FIFO或者最近最少使用LRU），把大部分数据交换到pagefile里。这很容易理解：我们通常总是希望为前台的应用程序留出更多物理内存，从而具有更好的性能。当该程序从最小化恢复的时候，Windows也不会完全加载程序的所有虚存，只是加载了必要的部分。这也很容易理解：程序启动阶段的代码通常在启动之后很少访问（对.NET程序尤其如此，向fusion这样的模块在程序正常加载之后如果没有用到Reflection通常用不到）。

 Q: So, Do we want a smaller workingset, or a larger one?
 A: It depends. Conventional Wisdom tells us: The smaller, the better. 但是在虚存的问题上却没这么简单。如果WorkingSet太小，程序运行过程中会产生很多缺页中断，这会严重影响程序的性能。另一方面，WorkingSet太大会浪费“宝贵的”物理内存，降低整个系统的性能。 通常情况下（除非是对性能非常敏感的应用程序，并且你对Windows的内存管理了如指掌），建议不要在程序中自己调整WorkingSet的大小，而把这个任务交给Windows内存管理器。调整的方法Saucer有提到: SetProcessWorkingSetSize();

 Q: Final Question, Does my program really occupy that much physical memory?
 A: 这个问题看上去土了点——那个数字明明白白的写在Task Manager里面。
 sam1111用vadump检查的结果显示进程WorkingSet减小的主要原因是很多DLL在从最小化恢复的时候没有被加载到物理内存。我们知道DLL的一个特点是代码共享，以NTDLL.DLL为例，整个Windows系统的几乎所有应用程序（具体地说，Win32子系统的所有程序）都需要引用NTDLL.DLL，如果每人一份，光这个文件就的占用几十兆内存。Windows地解决办法是只在物理内存中保存一份NTDLL.DLL的COPY，所有引用这个DLL的程序都把这一份COPY映射到自己的内存空间里面，共享NTDLL.DLL的代码段（每个进程的数据段仍然是独立的）。所以虽然NTDLL.DLL的大小被计算在你的程序的WorkingSet里面，但是从你的程序中去掉对这个DLL的引用并不会真的释放多少物理内存——你不用，别人还在用呢！
  所以，你的程序“独占”的物理内存远没有Mem Usage所表示的那么多，需要从Mem Usage里面扣除很多Shared Code Page (vadump里面可以看到）。

  结论？不要参考Task Manager的Mem Usage数据，那个数据的大小对程序性能没有直接影响。 用Perfomence Monitor里面与.NET相关的Counter要容易、准确的多。

打印 | 张贴于 2004-03-17 04:34:00 | Tag:.NET