Implementando DMABUF e contabilidade de memória de GPU no Android 12

Esta página descreve as várias melhorias de contabilidade de memória introduzidas no Android 12.

Estatísticas DMA-BUF em sysfs

No Android 11 e Android 12, debugfs não podem ser montados nas compilações do usuário. Portanto, as estatísticas DMA-BUF foram adicionadas ao sysfs no /sys/kernel/dmabuf/buffers no Android 12.

A API libdmabufinfo analisa as estatísticas do DMA-BUF sysfs para expor estatísticas por exportador e por buffer.

Observe que os drivers do kernel que exportam DMA-BUFs devem definir o campo exp_name de struct dma_buf_export_info corretamente para o nome do exportador antes de invocar a API dma_buf_export() para criar um DMA-BUF. Isso é necessário para que libdmabufinfo e a ferramenta dmabuf_dump obtenham estatísticas por exportador que são então expostas no relatório de erros.

A ferramenta dmabuf_dump foi modificada para gerar esta informação com um novo argumento, -b .

Estatísticas para a estrutura de heaps DMA-BUF

ION no GKI 2.0 está sendo preterido em favor da estrutura de heaps DMA-BUF , que faz parte do kernel linux upstream.

As seguintes estatísticas globais do ION são rastreadas no Android 11:

• Tamanho total de DMA-BUFs exportados por cada heap ION
• Tamanho total da memória pré-alocada não utilizada armazenada por cada heap ION

Não há interface disponível para expor estatísticas de heap por ION no Android 11.

A tabela a seguir compara as interfaces de estatísticas ION com suas contrapartes para dispositivos que usam a estrutura de heap DMA-BUF no Android 12.

Melhorando a precisão do cálculo de RAM perdida

Anteriormente, o cálculo do Ram perdido era feito da seguinte forma:

final longa lostRAM = memInfo.getTotalSizeKb( ) - ( totalPss - totalSwapPss )

- memInfo.getFreeSizeKb() - memInfo.getCachedSizeKb()

- kernelUsed - memInfo.getZramTotalSizeKb() ;

O componente totalPss incluía o uso de memória da GPU (retornado pela interface getMemory() do Memtrack HAL). O componente kernelUsed incluiu o uso total de memória DMA-BUF. No entanto, para dispositivos Android, a memória da GPU veio do seguinte:

• Alocações diretas feitas pelo driver da GPU usando o alocador de página física
• DMA-BUFs mapeados no espaço de endereço da GPU

Portanto, os DMA-BUFs que foram mapeados na memória no espaço de endereço da GPU foram subtraídos duas vezes quando a RAM perdida foi calculada. O Android 12 implementa uma solução para calcular o tamanho dos DMA-BUFs mapeados no espaço de endereço da GPU, o que significa que é contabilizado apenas uma vez no cálculo da RAM perdida.

Os detalhes da solução são os seguintes:

• A API Memtrack HAL getMemory() quando chamada com PID 0 deve relatar o total global de memória privada da GPU, para MemtrackType::GL e MemtrackRecord::FLAG_SMAPS_UNACCOUNTED.
• getMemory() quando chamado com PID 0 para um MemtrackType diferente de GL não deve falhar. Em vez disso, deve retornar 0.
• A solução de tracepoint/eBPF de memória da GPU adicionada no Android 12 é responsável pela memória total da GPU. A subtração da memória privada total da GPU da memória total da GPU fornece o tamanho dos DMA-BUFs mapeados no espaço de endereço da GPU. O valor pode então ser usado para melhorar a precisão dos cálculos de RAM perdida, contabilizando corretamente o uso de memória da GPU.
• A memória GPU privada está incluída no totalPss na maioria das implementações de Memtrack HAL e, portanto, deve ser desduplicada antes de removê-la da lostRAM .

A solução implementada é detalhada na próxima seção.

Removendo a variabilidade do Memtrack da RAM perdida

Como as implementações do Memtrack HAL podem variar entre os parceiros, a memória da GPU incluída no totalPSS do HAL nem sempre é consistente. Para remover a variabilidade de lostRAM , a memória contabilizada em MemtrackType::GRAPHICS e MemtrackType::GL é removida de totalPss durante o cálculo de lostRAM .

A memória MemtrackType::GRAPHICS é removida de totalPss e substituída pela memória totalExportedDmabuf no cálculo lostRAM em ActivityManagerService.java conforme mostrado abaixo:

final long totalExportedDmabuf = Debug.getDmabufTotalExportedKb();

. . .

final long dmabufUnmapped = totalExportedDmabuf - dmabufMapped;

. . .

// Account unmapped dmabufs as part of the kernel memory allocations
kernelUsed += dmabufUnmapped;

// Replace Memtrack HAL reported Graphics category with mapped dmabufs
totalPss -= totalMemtrackGraphics;
totalPss += dmabufMapped;

A memória MemtrackType::GL é removida de totalPss e substituída pela memória GPU privada ( gpuPrivateUsage ) no cálculo de lostRAM em ActivityManagerService.java conforme mostrado abaixo:

final long gpuUsage = Debug.getGpuTotalUsageKb();

. . .

final long gpuPrivateUsage = Debug.getGpuPrivateMemoryKb();

. . .

// Replace the Memtrack HAL-reported GL category with private GPU allocations.
// Count it as part of the kernel memory allocations.
totalPss -= totalMemtrackGl;
kernelUsed += gpuPrivateUsage;

O cálculo de RAM perdido atualizado

Tanto a memória GPU privada total quanto a memória buffer DMA total exportada estão contidas em kernelUsed + totalPss que é removido de lostRAM . Isso elimina a variabilidade de contagem dupla e Memtrack do cálculo de RAM perdido.

final long lostRAM = memInfo.getTotalSizeKb() - (totalPss - totalSwapPss)
- memInfo.getFreeSizeKb() - memInfo.getCachedSizeKb()
- kernelUsed - memInfo.getZramTotalSizeKb();

Validação

Os testes VTS impõem a regra de que os dispositivos iniciados no Android 12 com um kernel Linux versão 5.4 ou superior suportam a API getGpuDeviceInfo() .

Uma nova API Memtrack HAL getGpuDeviceInfo() deve retornar informações sobre o dispositivo GPU em uso.

Isso fornece melhor contabilidade de memória e visibilidade do buffer de DMA e uso de memória da GPU. Implemente o memtrack AIDL HAL para melhor memória RAM perdida e contabilidade de memória. Este recurso não depende dos serviços do Google.

Implementação

Esse recurso depende do AIDL Memtrack HAL e as instruções para implementá-lo no Android 12 estão incluídas no código como comentários.

Todos os HIDL HALs estão planejados para serem convertidos em AIDL em versões futuras.

As seguintes APIs foram adicionadas a core/java/android/os/Debug.java :

   /**
     * Return total memory size in kilobytes for exported DMA-BUFs or -1 if
     * the DMA-BUF sysfs stats at /sys/kernel/dmabuf/buffers could not be read.
     *
     * @hide
     */
    public static native long getDmabufTotalExportedKb();

   /**
     * Return memory size in kilobytes allocated for DMA-BUF heap pools or -1 if
     * /sys/kernel/dma_heap/total_pools_kb could not be read.
     *
     * @hide
     */
    public static native long getDmabufHeapPoolsSizeKb();

Para garantir que sua versão funcione conforme o esperado, integre os pontos de rastreamento em seus drivers de GPU e implemente a API AIDL memtrack HAL getMemory() para retornar corretamente a memória privada total de GPU global quando chamada com PID 0 para MemtrackType::GL e MemtrackRecord:: FLAG_SMAPS_UNACCOUNTED.