安卓内核内存回收

背景

  一般上层由于业务需要，需要内核提供一些定制的内存回收接口。或者内核层本来就想做内存机制的优化。便需要在原有内存回收机制上做一些hook操作。所以了解Linux内核内存回收流程很重要
  本章节主要讲kswapd线程，当内存低watermark时，kswapd会被唤醒并开始工作。

kswapd架构简介

  在numa架构下，内核将内存划分为多个node，每个node划分为多个zone，每个zone划分成多个page。node作为一个管理节点，与之对应的有多个cpu核心。同时每个node都会创建一个kswapd线程，这个线程负责管理节点内所有zone的页面。

内存回收步骤

1. kswapd初始化
   1、设置每次swap的page数
   2、创建kswapd线程，多个numa节点对应多个线程。
2. 执行kswapd()
   1、进入for死循环
   2、整理内存碎片后，进入睡眠。
   3、被唤醒后，执行回收

内存回收详细步骤

1. kswapd初始化

static int __init kswapd_init(void) {
   
	swap_setup();//设置page_cluster，作用是确定每次swap in/out多少page(2^page_cluster)
	for_each_node_state(nid, N_MEMORY)//遍历所有numa节点
 		kswapd_run(nid);//为每个numa节点创建kswapd线程
}
void kswapd_run(int nid) {
    //为每个节点id 创建kswapd线程
	pgdat->kswapd = kthread_run(kswapd, pgdat, "kswapd%d", nid);
}

mm/vmscan.c

2. 执行kswapd()

// kswapd整个生命都在这儿
static int kswapd(void *p) {
   
	pg_data_t *pgdat = (pg_data_t *)p; //每个numa节点,通过pg_data_t描述物理内存布局
	for ( ; ; ) {
   
		//判断kswapd是否进入睡眠，并让出cpu。
		kswapd_try_to_sleep(pgdat, alloc_order, reclaim_order, highest_zoneidx);
		// 回收page
		reclaim_order = balance_pgdat(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);
	}
}

// 尝试睡眠
static void kswapd_try_to_sleep(pg_data_t *pgdat, int alloc_order, int reclaim_order, unsigned int highest_zoneidx) {
   
	//将kswapd线程加入此内存节点的wait队列
	prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
	//小睡一会，目的是唤醒 内存压缩线程，整理内存碎片
	if (prepare_kswapd_sleep(pgdat, reclaim_order, highest_zoneidx)) {
   
		wakeup_kcompactd(pgdat, alloc_order, highest_zoneidx);//唤醒内存压缩线程
		remaining = schedule_timeout(HZ/10);//小睡一会
		finish_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait);
		prepare_to_wait(&pgdat->kswapd_wait, &wait, TASK_INTERRUPTIBLE);
	}
	if