Android Low Memory Killer
LMK简介
Linux的内存的使用原则就是不要浪费内存，因此在程序退出时在一段时间内还停留在内存中，这也是咱们下一次打开程序时发现快一些的缘由。可是这样带来的坏处就是若是驻留在内存中的程序多了，容易致使OOM（out of memory）的可能。Linux中使用内存监控机制来避免OOM发生。java
OOM Killer
Linux本来存在一个内存监控机制OOM Killer，一旦发现内存使用进入一个临界值就会自动按照必定的策略来清理。它的核心思想是，android
- 按照优先级，从低到高来杀死进程，回收内存资源。
- 一方面要考虑杀死进程给系统带来的损坏要尽可能小，另外一方面要释放尽可能多的内存。
具体的作法是OOM Killer会根据一些参考因素，例如进程消耗内存，运行时间，OOM权重等指标计算出一个oom_score分数，这个分数越低，进程被杀死的几率越小，被杀死的时间越晚。数组
LMK
在Android中存在另外一个内存监控机制Low memory killer（LMK）。它实现一个不一样级别的killer，根据进程的oom_adj 来杀死进程，释放内存。oom_adj的大小和进程的类型以及进程被调度的次序有关，这个值越小，程序越重要，被杀的可能性越低。其源码位于，kernel/drivers/staging/android/LowMemoryKiller.c。该文件中定义了两个数组，用来调整killer行为。app
static short lowmem_adj[6] = {
0,
1,
6,
12,
};
static int lowmem_adj_size = 4;
/*static*/ int lowmem_minfree[6] = {
3 * 512, /* 6MB */
2 * 1024, /* 8MB */
4 * 1024, /* 16MB */
16 * 1024, /* 64MB */
};
上面定义的两个数组时一一对应的，其中lowmem_adj表示的是被处理某一个级别的adj的值，lowmem_minfree则表示该级别对应的内存阈值。好比说adj=0的级别，它对应的内存阈值是6M,也就是在可用内存小于6M时，会清除adj大于等于0的全部进程。因此能够看出adj越小，它被杀死的可能越小。less
LMK参数
Kernel代码中设定了lowmem_adj和lowmem_minfree的默认值，能够经过设置下面的文件来修改这两组值。须要注意的是最多只能设置6个级别，而且minfree的单位是page。ide
- /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj
- /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree (以页为单位，通常是4KB大小)
例如能够在init.rc中修改其默认值，函数
write /sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj 0,1,2,7,14,15 write /proc/sys/vm/overcommit_memory 1 write /sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree 1536,2048,4096,5120,5632,6144
可是在Android运行时，AMS还会经过updateOomLevels()对LMK的参数进行调整。ui
LMK驱动
LMK使用了kernel中的shrinker机制，在驱动加载时，向系统注册了一个shrinker。当系统空闲内存页面不足时就会调用该函数。LMK的shrinker实现以下，this
kernel\drivers\staging\android\lowmemorykiller.c
static int lowmem_shrink(struct shrinker *s, struct shrink_control *sc)
{
struct task_struct *tsk;
struct task_struct *selected = NULL;
int rem = 0;
int tasksize;
int i;
short min_score_adj = OOM_SCORE_ADJ_MAX + 1;
int minfree = 0;
int selected_tasksize = 0;
short selected_oom_score_adj;
int array_size = ARRAY_SIZE(lowmem_adj);
int other_free = global_page_state(NR_FREE_PAGES) - totalreserve_pages;
int other_file = global_page_state(NR_FILE_PAGES) -
global_page_state(NR_SHMEM);
if (lowmem_adj_size < array_size)
array_size = lowmem_adj_size;
if (lowmem_minfree_size < array_size)
array_size = lowmem_minfree_size;
for (i = 0; i < array_size; i++) {
//依次遍历策略阀值数组，从小到大，根据当前memory free状况，取触发adj值
minfree = lowmem_minfree[i];
if (other_free < minfree && other_file < minfree) {
min_score_adj = lowmem_adj[i];
break;
}
}
//这里获得的min_score_adj 就是此时内存状态下 将会kill掉的最小score_adj
......
for_each_process(tsk) {
......
tasksize = get_mm_rss(p->mm);
......
if (selected) {
if (oom_score_adj < selected_oom_score_adj)
continue;
if (oom_score_adj == selected_oom_score_adj &&
tasksize <= selected_tasksize)
continue;
}//能够看到 遍历一圈process 只为找到一个 oom_score_adj tasksize 最大的process
selected = p;
selected_tasksize = tasksize;
selected_oom_score_adj = oom_score_adj;
}
if (selected) {
lowmem_print(1, "Killing '%s' (%d), adj %hd,\n" \
" to free %ldkB on behalf of '%s' (%d) because\n" \
" cache %ldkB is below limit %ldkB for oom_score_adj %hd\n" \
" Free memory is %ldkB above reserved\n",
selected->comm, selected->pid,
selected_oom_score_adj,
selected_tasksize * (long)(PAGE_SIZE / 1024),
current->comm, current->pid,
other_file * (long)(PAGE_SIZE / 1024),
minfree * (long)(PAGE_SIZE / 1024),
min_score_adj,
other_free * (long)(PAGE_SIZE / 1024));
trace_lowmem_kill(selected, other_file, minfree, min_score_adj, other_free);
lowmem_deathpending_timeout = jiffies + HZ;
send_sig(SIGKILL, selected, 0); //发送kill signal 去kill selected的process
set_tsk_thread_flag(selected, TIF_MEMDIE);
rem -= selected_tasksize;
}
}
lowmem_shrink()中，首先根据当前的内存状态找到一个合适的ADJ值，再根据该ADJ找到tasksize最大的进程将其杀死。在判断内存状态时须要注意一下，与minfree作比较的是free和cache，也就是说只有当free和cache都小于minfree时才知足ADJ的条件。rest
LMK设定
LMK的策略是经过驱动来执行的，但其策略的参数是在应用层设定。参数的默认值能够经过上文讲到的配置文件来修改，在Android中参数是由AMS设置的。AMS中定义了ADJ和minfree相关的数组资源。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ProcessList.java
// 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
};
// 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
};
// The actual OOM killer memory levels we are using.
private final int[] mOomMinFree = new int[mOomAdj.length];
策略参数的更新是由updateOomLevels()完成的。最终计算出来的minfree会与mOomMinFreeLow，mOomMinFreeHigh，minfree_adj，minfree_abs等多个参数相关。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ProcessList.java
private void updateOomLevels(int displayWidth, int displayHeight, boolean write) {
……
int minfree_adj = Resources.getSystem().getInteger(
com.android.internal.R.integer.config_lowMemoryKillerMinFreeKbytesAdjust);
int minfree_abs = Resources.getSystem().getInteger(
com.android.internal.R.integer.config_lowMemoryKillerMinFreeKbytesAbsolute);
……
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));
}
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;
}
}
}
……
}
AMS回收机制
Android用用在各类activity生命周期切换时，会触发AMS中的回收机制。在AMS的回收过程当中，还会去维护一个ADJ变量，做为LMK行为的参考依据。AMS回收机制的入口为trimApplications()，它在不少地方都有调用。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
final void trimApplications() {
synchronized (this) {
int i;
// First remove any unused application processes whose package
// has been removed.
for (i=mRemovedProcesses.size()-1; i>=0; i--) {
final ProcessRecord app = mRemovedProcesses.get(i);
if (app.activities.size() == 0
&& app.curReceiver == null && app.services.size() == 0) {
Slog.i(
TAG, "Exiting empty application process "
+ app.processName + " ("
+ (app.thread != null ? app.thread.asBinder() : null)
+ ")\n");
if (app.pid > 0 && app.pid != MY_PID) {
app.kill("empty", false);
} else {
try {
app.thread.scheduleExit();
} catch (Exception e) {
// Ignore exceptions.
}
}
cleanUpApplicationRecordLocked(app, false, true, -1);
mRemovedProcesses.remove(i);
if (app.persistent) {
addAppLocked(app.info, false, null /* ABI override */);
}
}
}
// Now update the oom adj for all processes.
updateOomAdjLocked();
}
}
mRemovedProcesses 列表中主要包含了 crash 的进程、5 秒内没有响应并被用户选在强制关闭的进程、以及应用开发这调用 killBackgroundProcess 想要杀死的进程。调用 Process.killProcess 将全部此类进程所有杀死。updateOomAdjLocked()计算更新全部process的oomadj。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
final void updateOomAdjLocked() {
......
// First update the OOM adjustment for each of the
// application processes based on their current state.
int curCachedAdj = ProcessList.CACHED_APP_MIN_ADJ;
int nextCachedAdj = curCachedAdj+1;
int curEmptyAdj = ProcessList.CACHED_APP_MIN_ADJ;
int nextEmptyAdj = curEmptyAdj+2;
for (int i=N-1; i>=0; i--) {
ProcessRecord app = mLruProcesses.get(i);
if (!app.killedByAm && app.thread != null) {
app.procStateChanged = false;
computeOomAdjLocked(app, ProcessList.UNKNOWN_ADJ, TOP_APP, true, now);
......
applyOomAdjLocked(app, TOP_APP, true, now);
......
}
computeOomAdjLocked()计算当前process的ADJ。ADJ值为-17~15，越小优先级越高。AMS中根据进程的类型定义了ADJ的值，他们的意义分别以下:
| ADJ | Description |
|---|---|
| CACHED_APP_MAX_ADJ = 15 | 当前只运行了不可见的Activity组件的进程 |
| CACHED_APP_MIN_ADJ = 9 | |
| SERVICE_B_ADJ = 8 | B list of Service。和A list相比，他们对用户的黏合度要小些 |
| PREVIOUS_APP_ADJ = 7 | 用户前一次交互的进程。按照用户的使用习惯，人们常常会在几个经常使用的进程间切换，因此这类进程获得再次运行的几率比较大 |
| HOME_APP_ADJ = 6 | Launcher进程，他对用户的重要性不言而喻 |
| SERVICE_ADJ = 5 | 当前运行了application service的进程 |
| EAVY_WEIGHT_APP_ADJ = 4 | 重量级应用程序进程 |
| BACKUP_APP_ADJ = 3 | 用于承载backup相关操做的进程 |
| PERCEPTIBLE_APP_ADJ = 2 | 这类进程用户感受到但看不见，如后台运行的音乐播放器 |
| VISIBLE_APP_ADJ = 1 | 前台可见的Activity进程，若是轻易杀死这类进程将严重影响用户体验 |
| FOREGROUND_APP_ADJ = 0 | 当前正在前台运行的进程，也就是用户正在交互的那个程序 |
| PERSISTENT_SERVICE_ADJ = -11 | 与系统进程或Persistent进程绑定的进程，说明该进程很 |
| PERSISTENT_PROC_ADJ = -12 | Persistent性质的进程，如telephony |
| SYSTEM_ADJ = -16 | 系统进程 |
这些是系统提供的adj，咱们还能够改变本身进程的adj值，有如下两种方式:
-
写/proc/pid/oom_adj 值，在init.rc文件中就常常看到下面的语句。它设置进程的adj 值为-16，属于系统进程永远不会被杀死。
on early-init
write /proc/1/oom_adj -16 - 设置persistent属性。在AndroidManifest.xml文件中设置这个属性为true，便可将其adj的值设置为-12，处于这个级别的进程基本上也不会被杀死，好比电话。
继续updateOomAdjLocked()流程。经过computeOomAdjLocked()获得ADJ值后，applyOomAdjLocked()将其通过必定的修整，设置到对应的process。大致流程以下，
- 必须是非 persistent 进程，即非系统进程；
- 必须是空进程，即进程中没有任何 activity 存在。若是杀死存在 Activity 的进程，有可能关闭用户正在使用的程序，或者使应用程序恢复的时延变大，从而影响用户体验；
- 必须无 broadcast receiver。运行 broadcast receiver 通常都在等待一个事件的发生，用户并不但愿此类程序被系统强制关闭；
- 进程中 service 的数量必须为 0。存在 service 的进程颇有可能在为一个或者多个程序提供某种服务，如 GPS 定位服务。杀死此类进程将使其余进程没法正常服务。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java
private final boolean applyOomAdjLocked(ProcessRecord app,
ProcessRecord TOP_APP, boolean doingAll, long now) {
......
if (app.curAdj != app.setAdj) {
ProcessList.setOomAdj(app.pid, app.info.uid, app.curAdj);
if (DEBUG_SWITCH || DEBUG_OOM_ADJ) Slog.v(
TAG, "Set " + app.pid + " " + app.processName +
" adj " + app.curAdj + ": " + app.adjType);
app.setAdj = app.curAdj;
}
......
}
setOomAdj()经过lmkd将ADJ值写入到proc文件系统对应的节点上，其路径为"/proc/<pid>/oom_score_adj"。
frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ProcessList.java
/**
* Set the out-of-memory badness adjustment for a process.
*
* @param pid The process identifier to set.
* @param uid The uid of the app
* @param amt Adjustment value -- lmkd allows -16 to +15.
*
* {@hide}
*/
public static final void setOomAdj(int pid, int uid, int amt) {
if (amt == UNKNOWN_ADJ)
return;
long start = SystemClock.elapsedRealtime();
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(4 * 4);
buf.putInt(LMK_PROCPRIO);
buf.putInt(pid);
buf.putInt(uid);
buf.putInt(amt);
writeLmkd(buf);
long now = SystemClock.elapsedRealtime();
if ((now-start) > 250) {
Slog.w("ActivityManager", "SLOW OOM ADJ: " + (now-start) + "ms for pid " + pid
+ " = " + amt);
}
}
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