Android 的lowmemorykiller机制

转自：http://blog.csdn.net/u012440406/article/details/51960387

最近在处理一些lowmemorykiller相关的问题，于是对lowmemorykiller机制作了一个简单的了解。在这里总结一下。

首先，是lowmemorykiller的一些背景知识。

众所周知，Andorid的实质是一个linux的操作系统。所以和其他操作系统一样，每个程序，每个进程运行，都需要一定内存空间进行支撑。而进程的内存空间只是虚拟内存，程序运行需要的是实实在在的内存（物理内存，即RAM）。所以在必要的时候，操作系统会将程序运行中申请的内存映射到RAM中。RAM作为进程运作不可缺的资源，对系统稳定性有着决定性影响。所以我们必须对内存相关有一个简单直观的认知。进程空间1和RAM之间的关系大致如图：

内存相关的介绍，在这里我只是做一个简单介绍。假如想深入了解请自行了解操作系统相关知识。

简单对内存有一个了解之后，我们来简单介绍一下OOM。

OOM全称Out Of Memory，是Linux当中，内存保护机制的一种。该机制会监控那些占用内存过大，尤其是瞬间很快消耗大量内存的进程，为了防止内存耗尽而内核将该进程杀掉。

当Kernel遇到OOM的时候，可以有2种选择：

1）产生kernelpanic（死机）

2）启动OOM killer，选择一个或多个“合适”的进程，干掉那些选择中的进程，从而释放内存。

在OOM机制当中，有几个参数是必须了解的，这几个参数分别是oom_adj，oom_score_adj，oom_score。每个进程都会有这样的3个参数，他们位于/proc/XXX/目录下（XXX为进程的ID）。在Linux中，系统就是通过算分去杀死进程的。至于分数的值，就是这3个参数的值。

简单来说，系统是这样进行算分的：算分主要分2部分，一部分是系统打分，主要根据该进程的内存使用情况（oom_score），另一部分是用户大份额，就是oom_score_adj。每个进程的实际得分是综合这2个参数的值的。而oom_adj只是一个旧的接口参数，在普通的linux系统中和oom_score_adj是差不多的（但是在android中是很有用的）。

OOM是Android的LowMemoryKiller的基础。了解完OOM之后，我们终于可以引入LowMemoryKiller了。

在Android中，及时用户退出当前应用程序后，应用程序还是会存在于系统当中，这是为了方便程序的再次启动。但是这样的话，随着打开的程序的数量的增加，系统的内存就会不足，从而需要杀掉一些进程来释放内存空间。至于是否需要杀进程以及杀什么进程，这个就是由Android的内部机制LowMemoryKiller机制来进行的。

Andorid的Low Memory Killer是在标准的linux lernel的OOM基础上修改而来的一种内存管理机制。当系统内存不足时，杀死不必要的进程释放其内存。不必要的进程的选择根据有2个：oom_adj和占用的内存的大小。oom_adj代表进程的优先级，数值越高，优先级月低，越容易被杀死；对应每个oom_adj都可以有一个空闲进程的阀值。Android Kernel每隔一段时间会检测当前空闲内存是否低于某个阀值。假如是，则杀死oom_adj最大的不必要的进程，如果有多个，就根据oom_score_adj去杀死进程，，直到内存恢复低于阀值的状态。

LowMemoryKiller的值的设定，主要保存在2个文件之中，分别是/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj与/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree。adj保存着当前系统杀进程的等级，minfree则是保存着对应的阀值。他们的对应关系如下：

举个例子说明一下上表，当当前系统内存少于55296×4K（即216MB）时，Android就会找出当前oom_adj≥9的进程，根据进程的等级，先把oom_adj数值最大的进程给杀掉，释放他的内存，当他们的oom_adj相等时，就对比他们的oom_score_adj，然后oom_score_adj越大，也越容易杀掉。

在这里，也许有人会问，为什么采用LowMemoryKiller而不用OOM呢？我们来对比一下两者，就可以得出答案了。

使用LowMemoryKiller可以使系统内存较低时，调出进程管理器结束不必要的人进程释放空间。在安卓中，如果等到真正的OOM时，也许进程管理器就已经没法启动了。

上面提到的oom_adj,其实在Android中并不只有6个，在Android 6.0中，一个设置了16个adj，adj的具体设置与描述如下：

对LowMemoryKiller相关的知识简介就到这里。下面我们就主要介绍一下lowMemorykiller的运行原理。

上面其实已经说过，LowMemoryKiller是对多个内存阀值的控制来选择杀进程的。但是，这些阀值是怎样联系在一起的呢？下面就我的理解，简单说一下其运行的原理。

首先，LowMemoryKiller是随着系统的启动而启动的。当前主要的LowMemoryKiller的代码主要在\system\core\lmkd的目录下，之前的代码\kernel\drivers\staging\android\lowmemorykiller.c已经不再使用。

LowMemoryKiller在系统启动的时候就已经由init进程一并启动了。LowMemoryKiller启动就是，就会不断监测系统的运行情况和内存情况，当内存少于minfree限定的阀值的时候，lowMemoryKiller遍历当前进程的oom_score_adj，把大于对应阀值的进程进行kill操作。例如，在当前设置中，当系统内存少于315M时，系统就会自动把进程中oom_score_adj的值少于1000的杀掉，当系统内存少于216时，系统就会自动把进程中oom_score_adj的值少于529的杀掉，如此类推。

至于oom_adj和oom_score_adj是由谁去控制并写入的呢？

在系统当中，oom_adj和oom_score_adj是由ActivityManagerService去控制的，上层应用的启动都离不开AcitivityManagerService的调用与分配资源。有关oom_adj与oom_score_adj会在以后分析ActivityManagerService的时候加入相对详细的论述。在这里就不详细说明。

有关Minfree的值的写入，其实可以找到很多个地方，但是在最开始（还在用lowmemorykiller.c）的时候，是可以在lowmemorykiller.c中设置的。但是现在已经不用lowmemorykiller.c了，所以相对设置的地方也不一样了。经查找验证，Minfree的阀值控制，是由ActivictyManagerService和lowmemorykiller一并控制写入的。

在ActivictyManagerService中，会调用ProcessList的applyDisplaySize()方法，从而调用updateOomLevels()的方法，开始算出相关的阀值.代码如下：

[java] view plain copy

private void updateOomLevels(int displayWidth, int displayHeight, boolean write) {
……
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) {
Slog.i("XXXXXX", "choosing minFree values for 64 Bit");
// 64位系统中，第4，5等级会略大
if (i == 4) high = (high*3)/2;
else if (i == 5) high = (high*7)/4;
} else {
Slog.i("XXXXXX", "choosing minFree values for 32 Bit");
low = mOomMinFreeLow32Bit[i];
high = mOomMinFreeHigh32Bit[i];
}
// mOomMinFree的值，是这样算出来的。但是scale的值是1，所以实际上他是high的值
mOomMinFree[i] = (int)(low + ((high-low)*scale));
}
//当minfree_abs>=0或minfree_adj！=0时，mOomMinFree的值还要再算一次
if (minfree_abs >= 0) {
for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
mOomMinFree[i] = (int)((float)minfree_abs * mOomMinFree[i]
/ mOomMinFree[mOomAdj.length - 1]);
}
}
if (minfree_adj != 0) {
for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
mOomMinFree[i] += (int)((float)minfree_adj * mOomMinFree[i]
/ mOomMinFree[mOomAdj.length - 1]);
if (mOomMinFree[i] < 0) {
mOomMinFree[i] = 0;
} }
}
……
if (write) {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(4 * (2*mOomAdj.length + 1));
buf.putInt(LMK_TARGET);
for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
if(i==5){
mOomMinFree[i] = 307200;
}
buf.putInt((mOomMinFree[i]*1024)/PAGE_SIZE);
buf.putInt(mOomAdj[i]);
}
//调用writeLMkd,将内容传给lmkd.c，写入到minfree文件中。
writeLmkd(buf);
SystemProperties.set("sys.sysctl.extra_free_kbytes", Integer.toString(reserve));
}
}

上面可以看出，LowMemoryKiller的阀值是通过多个判断然后算出来的。不过，在正常情况下，除了4，5等级之外，LowMemoryKiller的0-3的阀值其实就是mOomMinFreeHigh32Bit[]里面的值。我们以后假如需要对LowMemoryKiller的阀值进行定制，只需要针对这个方法去修改即可。

另外，刚刚说到，Minfree的阀值控制，是由ActivictyManagerService和LowMemoryKiller一并控制写入的。ActivictyManagerService把值确定了，通过socket机制，和LowMemoryKiller进行通讯，然后LowMemoryKiller就会把值写入minfree中。

在LowMemoryKiller的代码（lmkd.c）中，接受写入minfree的关键代码如下：

[cpp] view plain copy

static void ctrl_connect_handler(uint32_t events __unused) {
//……
alen = sizeof(addr);
//接收到ActivictyManagerService传过来的阀值
ctrl_dfd = accept(ctrl_lfd, &addr, &alen);
if (ctrl_dfd < 0) {
ALOGE("lmkd control socket accept failed; errno=%d", errno);
return;
}
ALOGI("ActivityManager connected");
maxevents++;
epev.events = EPOLLIN;
//将阀值保持进minfree
epev.data.ptr = (void *)ctrl_data_handler;
//……

ctrl_connect_handler()在接受到数据之后，经过多步的处理最后会调用writefilestring()将值进行写入。

[cpp] view plain copy

static void writefilestring(char *path, char *s) {
int fd = open(path, O_WRONLY);
int len = strlen(s);
int ret;
if (fd < 0) {
ALOGE("Error opening %s; errno=%d", path, errno);
return;
}
ret = write(fd, s, len);
if (ret < 0) {
ALOGE("Error writing %s; errno=%d", path, errno);
} else if (ret < len) {
ALOGE("Short write on %s; length=%d", path, ret);
}
close(fd);
}

Minfree的值是每次开机都会进行写入的，所以假如我们只是单纯地在手机上，直接修改adj和minfree的值，重启之后是不会生效的。

那假如我们想定制某个应用的adj呢？假如只是定制单个应用的adj，其实我们可以在ActivityManagerService中的computeOomAdjLocked方法中进行定制。系统会调用这个方法不停更新正在运行的进程的adj。例如，假如我们想修改launcher默认的adj（默认launcher在后台运行时的adj为6），我们可以在computeOomAdjLocked中的：

[java] view plain copy

if (app == mHomeProcess) {
if (adj > ProcessList.HOME_APP_ADJ) {
// This process is hosting what we currently consider to be the
// home app, so we don't want to let it go into the background.
adj = ProcessList.HOME_APP_ADJ;
schedGroup = Process.THREAD_GROUP_BG_NONINTERACTIVE;
app.cached = false;
app.adjType = "home";
}
if (procState > ActivityManager.PROCESS_STATE_HOME) {
procState = ActivityManager.PROCESS_STATE_HOME;
}
}

进行修改即可。

我们可以通过app这个对象去获得更新的进程的包名以便定制。

有关LowMemoryKiller的分析就到这里。

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