Android LowMemoryKiller 簡介

時間  2019-11-24
標籤 android lowmemorykiller 簡介 欄目 Android 简体版
原文   原文鏈接

讀書筆記，如需轉載，請註明做者：Yuloran (t.cn/EGU6c76)java

前言

筆者在以前的文章《分析並優化 Android 應用內存佔用》中提到，爲了不 Cached Pages 太少時致使設備卡頓、死機、重啓等狀況，Android 引入了 LowMemoryKiller（源自 Linux OOM Killer） 機制，提早回收優先級比較低的進程所佔的資源，以保證一個較好的用戶體驗。進程優先級列表由 SystemServer 進程維護：linux

其中 Cached 進程列表，使用的是 LRU 算法。android

每一個 Java 進程都有一個相關聯的 ProcessRecord 對象，其成員變量 curAdj 就表示該進程當前狀態下的優先級：git

int curAdj; // Current OOM adjustment for this process
複製代碼

當設備可用內存低於 LMK 閾值時，LMK 便會根據進程的優先級，逐級殺死進程並釋放其佔用的資源。算法

建議先閱讀筆者前四篇博文，以對 Android 內存相關有一個比較全面而深刻的瞭解：shell

本篇博文爲 Android 內存系列的最後一篇。api

進程的生命週期

本小節摘自 Google Android Developers 《進程和線程》，LMK 殺死進程時，將聽從 空進程 -> 後臺進程 -> 服務進程 -> 可見進程 -> 前臺進程 的順序：數組

前臺進程

用戶當前操做所必需的進程。若是一個進程知足如下任一條件，即視爲前臺進程：緩存

  • 託管用戶正在交互的 Activity（已調用 Activity 的 onResume() 方法）
  • 託管某個 Service，該 Service 綁定到用戶正在交互的 Activity
  • 託管正在「前臺」運行的 Service（服務已調用 startForeground()）
  • 託管正執行一個生命週期回調的 Service（onCreate()、onStart() 或 onDestroy()）
  • 託管正執行其 onReceive() 方法的 BroadcastReceiver

一般，在任意給定時間前臺進程都爲數很少。只有在內存不足以支持它們同時繼續運行這一萬不得已的狀況下，系統纔會終止它們。bash

可見進程

沒有任何前臺組件、但仍會影響用戶在屏幕上所見內容的進程。 若是一個進程知足如下任一條件，即視爲可見進程：

  • 託管不在前臺、但仍對用戶可見的 Activity（已調用其 onPause() 方法）。例如，若是前臺 Activity 啓動了一個對話框，則有可能會發生這種狀況。
  • 託管綁定到可見（或前臺）Activity 的 Service。

可見進程被視爲是極其重要的進程，除非爲了維持全部前臺進程同時運行而必須終止，不然系統不會終止這些進程。

服務進程

正在運行已使用 startService() 方法啓動的服務且不屬於上述兩個更高類別進程的進程。

儘管服務進程與用戶所見內容沒有直接關聯，可是它們一般在執行一些用戶關心的操做（例如，在後臺播放音樂或從網絡下載數據）。所以，除非內存不足以維持全部前臺進程和可見進程同時運行，不然系統會讓服務進程保持運行狀態。

後臺進程

包含目前對用戶不可見的 Activity 的進程（已調用 Activity 的 onStop() 方法）。

這些進程對用戶體驗沒有直接影響，系統可能隨時終止它們，以回收內存供前臺進程、可見進程或服務進程使用。 一般會有不少後臺進程在運行，所以它們會保存在 LRU （最近最少使用）列表中，以確保包含用戶最近查看的 Activity 的進程最後一個被終止。

空進程

不含任何活動應用組件的進程。

保留這種進程的的惟一目的是用做緩存，以縮短下次在其中運行組件所需的啓動時間。 爲使整體系統資源在進程緩存和底層內核緩存之間保持平衡，系統每每會終止這些進程。

LowMemoryKiller

Andorid 的 Low Memory Killer 是在標準的 Linux Kernel 的 OOM Killer 基礎上修改而來的一種內存管理機制。當系統內存不足時，殺死不重要的進程以釋放其內存。LMK 的關鍵參數有 3 個：

  • oom_adj：在 Framework 層使用，表明進程的優先級，數值越高，優先級越低，越容易被殺死。
  • oom_adj threshold：在 Framework 層使用，表明 oom_adj 的內存閾值。Android Kernel 會定時檢測當前剩餘內存是否低於這個閥值，若低於則殺死 oom_adj ≥ 該閾值對應的 oom_adj 中，數值最大的進程，直到剩餘內存恢復至高於該閥值的狀態。
  • oom_score_adj： 在 Kernel 層使用，由 oom_adj 換算而來，是殺死進程時實際使用的參數。

oom_adj

取值範圍定義：

-> ProcessList（AOSP, master 分支）

// These are the various interesting memory levels that we will give to
    // the OOM killer. Note that the OOM killer only supports 6 slots, so we
    // can't give it a different value for every possible kind of process.
    private final int[] mOomAdj = new int[] {
            FOREGROUND_APP_ADJ, VISIBLE_APP_ADJ, PERCEPTIBLE_APP_ADJ,
            BACKUP_APP_ADJ, CACHED_APP_MIN_ADJ, CACHED_APP_MAX_ADJ
    };
複製代碼

以上僅是 LMK 殺死進程時使用的 adj，實際上該類中定義了更多的 adj：

常量定義 常量取值 含義
NATIVE_ADJ -1000 native進程（不被系統管理）
SYSTEM_ADJ -900 系統進程
PERSISTENT_PROC_ADJ -800 系統persistent進程，好比telephony
PERSISTENT_SERVICE_ADJ -700 關聯着系統或persistent進程
FOREGROUND_APP_ADJ 0 前臺進程
VISIBLE_APP_ADJ 100 可見進程
PERCEPTIBLE_APP_ADJ 200 可感知進程，好比後臺音樂播放
BACKUP_APP_ADJ 300 備份進程
HEAVY_WEIGHT_APP_ADJ 400 後臺的重量級進程，system/rootdir/init.rc文件中設置
SERVICE_ADJ 500 服務進程
HOME_APP_ADJ 600 Home進程
PREVIOUS_APP_ADJ 700 上一個App的進程
SERVICE_B_ADJ 800 B List中的Service（較老的、使用可能性更小）
CACHED_APP_MIN_ADJ 900 不可見進程的adj最小值
CACHED_APP_MAX_ADJ 906 不可見進程的adj最大值
UNKNOWN_ADJ 1001 通常指將要會緩存進程，沒法獲取肯定值

以上常量在 Android 6.0（API23）及以前版本的取值範圍爲 [-17, 16]：ProcessList（AOSP，marshmallow-release 分支）

規律：取值越大，重要性越低，進程越容易被殺死。

當觸發 LowMemoryKiller 機制時，可根據日誌中進程的 adj 值，具體分析進程是在什麼狀態下被殺死的。

oom_adj threshold

取值範圍定義：

-> ProcessList（AOSP, master 分支）

// The actual OOM killer memory levels we are using.
    private final int[] mOomMinFree = new int[mOomAdj.length];
複製代碼

具體取值由下面兩個變量通過換算獲得：

// These are the low-end OOM level limits. This is appropriate for an
    // HVGA or smaller phone with less than 512MB. Values are in KB.
    private final int[] mOomMinFreeLow = new int[] {
            12288, 18432, 24576,
            36864, 43008, 49152
    };
    // These are the high-end OOM level limits. This is appropriate for a
    // 1280x800 or larger screen with around 1GB RAM. Values are in KB.
    private final int[] mOomMinFreeHigh = new int[] {
            73728, 92160, 110592,
            129024, 147456, 184320
    };
複製代碼

數組初始化或更新的方法：

private void updateOomLevels(int displayWidth, int displayHeight, boolean write) {
        float scaleMem = ((float)(mTotalMemMb-350))/(700-350);
        int minSize = 480*800;  // 384000
        int maxSize = 1280*800; // 1024000 230400 870400 .264
        float scaleDisp = ((float)(displayWidth*displayHeight)-minSize)/(maxSize-minSize);
        float scale = scaleMem > scaleDisp ? scaleMem : scaleDisp;
        ...省略
        final boolean is64bit = Build.SUPPORTED_64_BIT_ABIS.length > 0;
        for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
            int low = mOomMinFreeLow[i];
            int high = mOomMinFreeHigh[i];
            if (is64bit) {
                // Increase the high min-free levels for cached processes for 64-bit
                if (i == 4) high = (high*3)/2;
                else if (i == 5) high = (high*7)/4;
            }
            mOomMinFree[i] = (int)(low + ((high-low)*scale));
        }
        ...省略
        if (write) {
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(4 * (2*mOomAdj.length + 1));
            buf.putInt(LMK_TARGET);
            for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
                // 除以了 PAGE_SIZE，因此 minfree 中的單位爲頁，及 4KB
                buf.putInt((mOomMinFree[i]*1024)/PAGE_SIZE);
                buf.putInt(mOomAdj[i]);
            }
            // 向 lmkd 進程發送 LMK_TARGET 命令，
            // 將 oom_adj 閾值寫入 "/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree" 
            // 將 oom_adj 寫入 "/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj"
            writeLmkd(buf);
            SystemProperties.set("sys.sysctl.extra_free_kbytes", Integer.toString(reserve));
        }
        // GB: 2048,3072,4096,6144,7168,8192
        // HC: 8192,10240,12288,14336,16384,20480
    }
複製代碼

在 ActivityManagerService 調用 updateConfiguration() 的過程當中會調用該方法，根據設備的分辨率初始化或更新閾值的大小。

oom_score_adj

取值範圍定義在 Linux Kernel 中：

-> oom.h

#ifndef _UAPI__INCLUDE_LINUX_OOM_H
#define _UAPI__INCLUDE_LINUX_OOM_H

/* * /proc/<pid>/oom_score_adj set to OOM_SCORE_ADJ_MIN disables oom killing for * pid. */
#define OOM_SCORE_ADJ_MIN (-1000)
#define OOM_SCORE_ADJ_MAX 1000

/* * /proc/<pid>/oom_adj set to -17 protects from the oom killer for legacy * purposes. */
#define OOM_DISABLE (-17)
/* inclusive */
#define OOM_ADJUST_MIN (-16)
#define OOM_ADJUST_MAX 15

#endif /* _UAPI__INCLUDE_LINUX_OOM_H */
複製代碼

oom_adj 到 oom_score_adj 的換算方法定義在 Linux Driver 中：

-> lowmemorykiller.c

static int lowmem_oom_adj_to_oom_score_adj(int oom_adj) {
	if (oom_adj == OOM_ADJUST_MAX)
		return OOM_SCORE_ADJ_MAX;
	else
		return (oom_adj * OOM_SCORE_ADJ_MAX) / -OOM_DISABLE;
}
複製代碼

工做流程

簡述 LMK 的工做流程

啓動 lmkd

lmkd 是由 init進程經過解析 init.rc 文件來啓動的守護進程。lmkd 會建立名爲 lmkd 的 socket，節點位於 /dev/socket/lmkd，該 socket 用於跟上層 framework 交互：

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

lmkd 啓動後，便會進入循環等待狀態，接受來自 ProcessList 的三個命令：

命令 功能 方法
LMK_TARGET 初始化 oom_adj ProcessList::setOomAdj()
LMK_PROCPRIO 更新 oom_adj ProcessList::updateOomLevels()
LMK_PROCREMOVE 移除進程（暫時無用） ProcessList::remove()

初始化 oom_adj

在 ActivityManagerService 調用 updateConfiguration() 的過程當中會調用 ProcessList::updateOomLevels() 方法，根據設備的分辨率調整閾值的大小，經過 LMK_TARGET 命令，通知 lmkd（low memory killer deamon）分別向 /sys/module/lowmemorykiller/parameters 目錄下的 minfree 和 adj 節點寫入相應信息：

更新 oom_adj

在 ActivityManagerService 調用 applyOomAdjLocked() 的過程當中會調用 ProcessList::setOomAdj() 方法，經過 LMK_PROCPRIO 命令，通知 lmkd 向 /proc/進程號/oom_score_adj 寫入 oomadj：

D:\Android\projects\wanandroid_java>adb shell ps | findstr wanandroid u0_a71 6461 1285 1177696 84024 SyS_epoll_ b131e424 S com.yuloran.wanandroid_java D:\Android\projects\wanandroid_java>adb shell ls /proc/6461/ ...省略 oom_adj oom_score oom_score_adj ... 複製代碼

ActivityManagerService 會根據當前應用進程託管組件（即四大組件）生命週期的變化，及時的調用 applyOomAdjLocked()，更新進程狀態及該狀態對應的 oom_adj。

進程狀態表：

-> ActivityManager.java（AOSP，branch：master）

常量定義 常量取值 含義
PROCESS_STATE_UNKNOWN -1 非真實的進程狀態
PROCESS_STATE_PERSISTENT 0 persistent 系統進程
PROCESS_STATE_PERSISTENT_UI 1 persistent 系統進程，並正在執行UI操做
PROCESS_STATE_TOP 2 擁有當前用戶可見的 top Activity
PROCESS_STATE_FOREGROUND_SERVICE 3 託管一個前臺 Service 的進程
PROCESS_STATE_BOUND_FOREGROUND_SERVICE 4 託管一個由系統綁定的前臺 Service 的進程
PROCESS_STATE_IMPORTANT_FOREGROUND 5 對用戶很重要的進程，用戶可感知其存在
PROCESS_STATE_IMPORTANT_BACKGROUND 6 對用戶很重要的進程，用戶不可感知其存在
PROCESS_STATE_TRANSIENT_BACKGROUND 7 Process is in the background transient so we will try to keep running.
PROCESS_STATE_BACKUP 8 後臺進程，正在運行backup/restore操做
PROCESS_STATE_SERVICE 9 後臺進程，且正在運行service
PROCESS_STATE_RECEIVER 10 後臺進程，且正在運行receiver
PROCESS_STATE_TOP_SLEEPING 11 與 PROCESS_STATE_TOP 同樣，但此時設備正處於休眠狀態
PROCESS_STATE_HEAVY_WEIGHT 12 後臺進程，但沒法執行restore，所以儘可能避免kill該進程
PROCESS_STATE_HOME 13 後臺進程，且擁有 home Activity
PROCESS_STATE_LAST_ACTIVITY 14 後臺進程，且擁有上一次顯示的 Activity
PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY 15 進程處於 cached 狀態，且內含 Activity
PROCESS_STATE_CACHED_ACTIVITY_CLIENT 16 進程處於 cached 狀態，且爲另外一個 cached 進程(內含 Activity)的 client 進程
PROCESS_STATE_CACHED_RECENT 17 進程處於 cached 狀態，且內含與當前最近任務相對應的 Activity
PROCESS_STATE_CACHED_EMPTY 18 進程處於 cached 狀態，且爲空進程
PROCESS_STATE_NONEXISTENT 19 不存在的進程

同一個進程，在不一樣狀態下，其 oom_adj 是不同的。

kill 並移除進程

在 ActivityManagerService 調用 updateOomAdjLocked() 時，會判斷進程是否須要被殺死，如果，則調用 ProceeRecord::kill() 方法殺死該進程：

注: 目前 LMK_PROCREMOVE 命令暫時無用，即未執行有意義的代碼。

結語

Android 內存系列至此，所有完結😁。若有錯誤，還望不吝賜教🤝。

參考資料

相關文章
相關標籤/搜索
每日一句
    每一个你不满意的现在，都有一个你没有努力的曾经。
本站公眾號
   歡迎關注本站公眾號,獲取更多信息
聯繫我們 最近搜索 最新文章 沪ICP备13005482号-10 MyBatis教程 SQL 教程 MySQL教程 Java 教程 Thymeleaf 教程 Hibernate教程 Spring教程 Redis教程