Android lowmemorykiller分析

最新推荐文章于 2024-12-25 10:26:59 发布

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分类专栏： Android 文章标签： android linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/u011733869/article/details/78820240

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本文深入探讨Android的lowmemorykiller机制，它是如何在Linux内核基础上调整以适应手机内存管理。lowmemorykiller通过监控内存状态，根据预设的内存级别和进程优先级，适时杀掉非关键进程以释放内存，确保系统稳定运行。文章详细分析了lmkd进程的启动、初始化、通信以及杀进程的逻辑，并介绍了与ActivityManagerService的交互过程。

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1.概述

Android底层还是基于Linux，在Linux中低内存是会有oom killer去杀掉一些进程去释放内存，而Android中的lowmemorykiller就是在此基础上做了一些调整来的。因为手机上的内存毕竟比较有限，而Android中APP在不使用之后并不是马上被杀掉，虽然上层ActivityManagerService中也有很多关于进程的调度以及杀进程的手段，但是毕竟还需要考虑手机剩余内存的实际情况，lowmemorykiller的作用就是当内存比较紧张的时候去及时杀掉一些ActivityManagerService还没来得及杀掉但是对用户来说不那么重要的进程，回收一些内存，保证手机的正常运行。

lowmemkiller中会涉及到几个重要的概念：
/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree：里面是以”,”分割的一组数，每个数字代表一个内存级别
/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj：对应上面的一组数，每个数组代表一个进程优先级级别
举个例子：
/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree：18432,23040,27648,32256,55296,80640
/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj：0,100,200,300,900,906

代表的意思：两组数一一对应，当手机内存低于80640时，就去杀掉优先级906以及以上级别的进程，当内存低于55296时，就去杀掉优先级900以及以上的进程。

对每个进程来说：
/proc/pid/oom_adj：代表当前进程的优先级，这个优先级是kernel中的优先级，这个优先级与上层的优先级之间有一个换算，文章最后会提一下。
/proc/pid/oom_score_adj：上层优先级，跟ProcessList中的优先级对应

2.init进程lmkd

代码位置:platform/system/core/lmkd/

ProcessList中定义有进程的优先级，越重要的进程的优先级越低，前台APP的优先级为0，系统APP的优先级一般都是负值，所以一般进程管理以及杀进程都是针对与上层的APP来说的，而这些进程的优先级调整都在AMS里面，AMS根据进程中的组件的状态去不断的计算每个进程的优先级，计算之后，会及时更新到对应进程的文件节点中，而这个对文件节点的更新并不是它完成的，而是lmkd，他们之间通过socket通信。
lmkd在手机中是一个常驻进程，用来处理上层ActivityManager在进行updateOomAdj之后，通过socket与lmkd进行通信，更新进程的优先级，如果必要则杀掉进程释放内存。lmkd是在init进程启动的时候启动的，在lmkd中有定义lmkd.rc:

service lmkd /system/bin/lmkd
    class core
    group root readproc
    critical
    socket lmkd seqpacket 0660 system system
    writepid /dev/cpuset/system-background/tasks

上层AMS跟lmkd通信主要分为三种command，每种command代表一种数据控制方式，在ProcessList以及lmkd中都有定义：

LMK_TARGET：更新/sys/module/lowmemorykiller/parameters/中的minfree以及adj
LMK_PROCPRIO：更新指定进程的优先级，也就是oom_score_adj
LMK_PROCREMOVE：移除进程

在开始介绍lmkd的处理逻辑之前，lmkd.c中有几个重要的变量与数据结构提前说明一下：

// 内存级别限额
#define INKERNEL_MINFREE_PATH "/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree"
// 不同级别内存对应要杀的的优先级
#define INKERNEL_ADJ_PATH "/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj"

// 装载上面两组数字的数组
static int lowmem_adj[MAX_TARGETS];
static int lowmem_minfree[MAX_TARGETS];

// 三种command
enum lmk_cmd {
    LMK_TARGET,
    LMK_PROCPRIO,
    LMK_PROCREMOVE,
};

// 优先级的最小值
#define OOM_SCORE_ADJ_MIN       (-1000)
// 优先级最大值
#define OOM_SCORE_ADJ_MAX       1000

// 双向链表结构体
struct adjslot_list {
    struct adjslot_list *next;
    struct adjslot_list *prev;
};

// 进程在lmkd中的数据结构体
struct proc {
    struct adjslot_list asl;
    int pid;
    uid_t uid;
    int oomadj;
    struct proc *pidhash_next;
};

// 存放进程proc的hashtable，index是通过pid的计算得出
static struct proc *pidhash[PIDHASH_SZ];

// 根据pid计算index的hash算法
#define pid_hashfn(x) ((((x) >> 8) ^ (x)) & (PIDHASH_SZ - 1))

// 进程优先级到数组的index之间的转换
// 因为进程的优先级可以是负值，但是数组的index不能为负值
// 不过因为这个转换只是简单加了1000，为了方便，后面的描述中就认为是优先级直接做了index
#define ADJTOSLOT(adj) (adj + -OOM_SCORE_ADJ_MIN)

// table，类似hashtable，不过计算index的方式不是hash，而是oom_score_adj经过转换后直接作为index
// 数组的每个元素都是双向循环链表
// 进程的优先级作为数组的index
// 即以进程的优先级为index，从-1000到+1000 + 1大小的数组，根据优先级，同优先级的进程index相同
// 每个元素是一个双向链表，这个链表上的所有proc的优先级都相同
// 这样根据优先级杀进程的时候就会非常方便，要杀指定优先级的进程可以根据优先级获取到一个进程链表，逐个去杀。
static struct adjslot_list procadjslot_list[ADJTOSLOT(OOM_SCORE_ADJ_MAX) + 1];

2.1 lmkd进程启动入口

int main(int argc __unused, char **argv __unused) {
    struct sched_param param = {
            .sched_priority = 1,
    };
    // 将此进程未来使用到的所有内存都锁在物理内存中，防止内存被交换
    mlockall(MCL_FUTURE);
    // 设置此线程的调度策略为SCHED_FIFO，first-in-first-out，param中主要设置sched_priority
    // 由于SCHED_FIFO是一种实时调度策略，在这个策略下优先级从1(low) -> 99(high)
    // 实时线程通常会比普通线程有更高的优先级
    sched_setscheduler(0, SCHED_FIFO, &param);
    // 初始化epoll以及与ActivityManager的socket连接,等待cmd和data
    if (!init())
        // 进入死循环epoll_wait等待fd事件
        mainloop();
    ALOGI("exiting");
    return 0;
}

前面已经提到，这个进程存在的主要作用是跟AMS进行通信，更新oomAdj，在必要的时候杀掉进程。所以在main函数中主要就是创建了epoll以及初始化socket并连接ActivityManager，然后阻塞等待上层传递cmd以及数据过来。

2.2 init初始化

static int init(void) {
    ...

    // 拿到lmkd的socket fd
    ctrl_lfd = android_get_control_socket("lmkd");
    if (ctrl_lfd < 0) {
        ALOGE("get lmkd control socket failed");
        return -1;
    }
    // server listen
    ret = listen(ctrl_lfd, 1);
    if (ret < 0) {
        ALOGE("lmkd control socket listen failed (errno=%d)", errno);
        return -1;
    }
    epev.events = EPOLLIN;
    // ctrl_connect_handler里面完成了soclet的accpet以及read数据，并对数据进行相应的处理
    epev.data.ptr = (void *)ctrl_connect_handler;
    if (epoll_ctl(epollfd, EPOLL_CTL_ADD, ctrl_lfd, &epev) == -1) {
        ALOGE("epoll_ctl for lmkd control socket failed (errno=%d)", errno);
        return -1;
    }
    maxevents++;
    // 使用kernel空间的处理
    use_inkernel_interface = !access(INKERNEL_MINFREE_PATH, W_OK);

    if (use_inkernel_interface) {
        ALOGI("Using in-kernel low memory killer interface");
    } else {
        ret = init_mp(MEMPRESSURE_WATCH_LEVEL, (void *)&mp_event);
        if (ret)
            ALOGE("Kernel does not support memory pressure events or in-kernel low memory killer");
    }

    // 双向链表初始化
    for (i = 0; i <= ADJTOSLOT(OOM_SCORE_ADJ_MAX); i++) {
        procadjslot_list[i].next = &procadjslot_list[i];
        procadjslot_list[i].prev = &procadjslot_list[i];
    }
    return 0;
}

在初始化的时候，有一个很重要的判断：use_inkernel_interface，这个是根据是否有/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree的写权限来判断的，没有的情况下就使用kernel空间的逻辑
目前遇到的都是use_inkernel_interface
如果use_inkernel_interface的值为false：