เลเยอร์การจัดการ Cgroup โดยตรง

Android 10 ขึ้นไปใช้เลเยอร์การแยกแยะกลุ่มควบคุม (cgroup) กับโปรไฟล์งาน ซึ่งนักพัฒนาแอปสามารถใช้เพื่ออธิบายชุด (หรือชุด) ข้อจำกัดที่จะใช้กับเธรดหรือกระบวนการ จากนั้นระบบจะดำเนินการตามที่กำหนดไว้ในโปรไฟล์งานเพื่อเลือก cgroup ที่เหมาะสมอย่างน้อย 1 รายการ ซึ่งจะใช้ข้อจำกัด และสามารถทําการเปลี่ยนแปลงชุดฟีเจอร์ cgroup ที่อยู่เบื้องหลังได้โดยไม่ส่งผลต่อเลเยอร์ซอฟต์แวร์ในระดับที่สูงขึ้น

เกี่ยวกับ cgroups

Cgroups มีกลไกในการรวบรวมและแบ่งกลุ่มชุดงาน (ซึ่งประกอบด้วยกระบวนการ เทรด และกระบวนการย่อยในอนาคตทั้งหมด) เป็นกลุ่มตามลําดับชั้นที่มีลักษณะการทํางานเฉพาะ Android ใช้ cgroups เพื่อควบคุมและพิจารณาทรัพยากรของระบบ เช่น การใช้งานและการจัดสรร CPU และหน่วยความจำ โดยรองรับ cgroups v1 และ cgroups v2 ของเคอร์เนล Linux

Android 9 และต่ำกว่า

ใน Android 9 และต่ำกว่า สคริปต์เริ่มต้น init.rc มีชุด cgroups, จุดต่อเชื่อม และเวอร์ชันที่ใช้ได้ แม้ว่าจะเปลี่ยนแปลงได้ แต่เฟรมเวิร์ก Android คาดหวังว่าจะมี cgroups ชุดหนึ่งๆ อยู่ในตำแหน่งที่เจาะจงซึ่งมีลําดับชั้นของเวอร์ชันและกลุ่มย่อยที่เจาะจงตามสคริปต์ ซึ่งทำให้เลือกเวอร์ชัน cgroup ถัดไปที่จะใช้หรือเปลี่ยนลําดับชั้น cgroup เพื่อใช้ฟีเจอร์ใหม่ไม่ได้

Android 10 ขึ้นไป

Android 10 ขึ้นไปใช้ cgroups กับโปรไฟล์งาน ดังนี้

• การตั้งค่ากลุ่ม นักพัฒนาซอฟต์แวร์จะอธิบายการตั้งค่า cgroups ในcgroups.json ไฟล์เพื่อกำหนดชุด cgroups รวมถึงตำแหน่งและแอตทริบิวต์การต่อเชื่อม ระบบจะเมานต์ cgroups ทั้งหมดในระยะเริ่มต้นของกระบวนการเริ่มต้น
• โปรไฟล์งาน ซึ่งจะแยกฟังก์ชันการทำงานที่จำเป็นออกจากรายละเอียดการใช้งาน เฟรมเวิร์ก Android จะใช้โปรไฟล์งานตามที่อธิบายไว้ในไฟล์ task_profiles.json กับกระบวนการหรือเธรดโดยใช้ SetTaskProfiles และ SetProcessProfiles API (API เหล่านี้ใช้ได้เฉพาะใน Android 11 ขึ้นไป)

ฟังก์ชันเดิมอย่าง set_cpuset_policy, set_sched_policy และ get_sched_policy มี API และฟังก์ชันการทำงานแบบเดียวกันเพื่อให้ใช้งานร่วมกันได้ย้อนหลัง แต่การติดตั้งใช้งานได้รับการแก้ไขให้ใช้โปรไฟล์งาน สำหรับ Use Case ใหม่ AOSP ขอแนะนำให้ใช้ Task Profiles API ใหม่แทนฟังก์ชัน set_sched_policy เดิม

ไฟล์คําอธิบาย Cgroups

Cgroups มีคำอธิบายอยู่ในไฟล์ cgroups.json ซึ่งอยู่ใน <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/ ตัวควบคุมแต่ละตัวจะอธิบายไว้ในส่วนย่อยและต้องมีคุณสมบัติต่อไปนี้เป็นอย่างน้อย

• ชื่อที่กําหนดโดยช่อง Controller
• เส้นทางการต่อเชื่อมที่กําหนดโดยช่อง Path
• Mode, UID (รหัสผู้ใช้) และ GID (รหัสกลุ่ม) ที่อธิบายเจ้าของและโหมดการเข้าถึงสำหรับไฟล์ในเส้นทางนี้ (ไม่บังคับ)
• แอตทริบิวต์ไม่บังคับ ซึ่งตั้งค่าเป็น true เพื่อให้ระบบละเว้นข้อผิดพลาดในการต่อเชื่อมที่เกิดจากตัวควบคุม cgroup ที่เคิร์กัลไม่รองรับการต่อเชื่อม

ตัวอย่างไฟล์ cgroups.json

ตัวอย่างด้านล่างแสดงคำอธิบายสำหรับตัวควบคุม cgroup v1 (Cgroups) และ cgroup v2 (Cgroups2) พร้อมเส้นทางที่เกี่ยวข้อง

{
  "Cgroups": [
    {
      "Controller": "cpu",
      "Path": "/dev/cpuctl",
      "Mode": "0755",
      "UID": "system",
      "GID": "system"
    },
    {
      "Controller": "memory",
      "Path": "/dev/memcg",
      "Mode": "0700",
      "Optional": true
    }
  ],
 "Cgroups2": {
   "Path": "/sys/fs/cgroup",
   "Mode": "0755",
   "UID": "system",
   "GID": "system",
   "Controllers": [
     {
       "Controller": "freezer",
       "Path": ".",
       "Mode": "0755",
       "UID": "system",
       "GID": "system"
     }
   ]
 }
}

ไฟล์ตัวอย่างนี้มี 2 ส่วน ได้แก่ Cgroups (อธิบายตัวควบคุม cgroup v1) และ Cgroups2 (อธิบายตัวควบคุม cgroup v2) ตัวควบคุมทั้งหมดในลําดับชั้น cgroups v2 จะติดตั้งที่ตําแหน่งเดียวกัน ดังนั้น ส่วน Cgroups2 จึงมีแอตทริบิวต์ Path, Mode, UID และ GID ของตนเองเพื่ออธิบายตำแหน่งและแอตทริบิวต์ของรูทในลําดับชั้น แอตทริบิวต์ Path สำหรับ Controllers ในส่วน Cgroups2 จะสัมพันธ์กับเส้นทางรูทนั้น ใน Android 12 ขึ้นไป คุณสามารถกำหนดตัวควบคุม cgroup ที่ระบุด้วยเส้นทางและโหมดเป็น "Optional" โดยตั้งค่าเป็น true

ระบบจะแยกวิเคราะห์ไฟล์ cgroups.json เป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการ init ในช่วงเริ่มต้น และระบบจะต่อเชื่อม cgroups ที่ตำแหน่งที่ระบุ หากต้องการดูตำแหน่งการต่อเชื่อม cgroup ในภายหลัง ให้ใช้ฟังก์ชัน CgroupGetControllerPath API

ไฟล์โปรไฟล์งาน

ไฟล์ task_profiles.jsonอยู่ภายใต้ <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/ ใช้เพื่ออธิบายชุดการดำเนินการที่เฉพาะเจาะจงที่จะใช้กับกระบวนการหรือชุดข้อความ ชุดการดำเนินการจะเชื่อมโยงกับชื่อโปรไฟล์ ซึ่งใช้ในSetTaskProfilesและSetProcessProfilesเรียกใช้เพื่อเรียกการดำเนินการของโปรไฟล์

ตัวอย่างไฟล์ task_profiles.json

{
  "Attributes": [
    {
      "Name": "MemSoftLimit",
      "Controller": "memory",
      "File": "memory.soft_limit_in_bytes"
    },
    {
      "Name": "MemSwappiness",
      "Controller": "memory",
      "File": "memory.swappiness"
    }
  ],
  "Profiles": [
    {
      "Name": "MaxPerformance",
      "Actions" : [
        {
          "Name" : "JoinCgroup",
          "Params" :
          {
            "Controller": "schedtune",
            "Path": "top-app"
          }
        }
      ]
    },
    {
      "Name": "TimerSlackHigh",
      "Actions" : [
        {
          "Name" : "SetTimerSlack",
          "Params" :
          {
            "Slack": "40000000"
          }
        }
      ]
    },
    {
      "Name": "LowMemoryUsage",
      "Actions" : [
        {
          "Name" : "SetAttribute",
          "Params" :
          {
            "Name" : "MemSoftLimit",
            "Value" : "16MB"
          }
        },
        {
          "Name" : "SetAttribute",
          "Params" :
          {
            "Name" : "MemSwappiness",
            "Value" : "150"

          }
        }
      ]
    }
  ]
  "AggregateProfiles": [
     {
       "Name": "SCHED_SP_DEFAULT",
       "Profiles": [ "TimerSlackHigh", "MaxPerformance" ]
     },
     {
       "Name": "SCHED_SP_BACKGROUND",
       "Profiles": [ "LowMemoryUsage" ]
     }
}

กําหนดชื่อให้กับไฟล์ cgroup ที่เฉพาะเจาะจงเป็นรายการในรายการแอตทริบิวต์ แต่ละรายการประกอบด้วยข้อมูลต่อไปนี้

• ช่องชื่อระบุชื่อแอตทริบิวต์
• ช่องตัวควบคุมจะอ้างอิงตัวควบคุม cgroup จากไฟล์ cgroups.json โดยชื่อ
• ช่องไฟล์จะตั้งชื่อไฟล์ที่เฉพาะเจาะจงภายใต้ตัวควบคุมนี้

แอตทริบิวต์คือข้อมูลอ้างอิงในคำจำกัดความของโปรไฟล์งาน นอกโปรไฟล์งาน ให้ใช้ไฟล์เหล่านี้เฉพาะเมื่อเฟรมเวิร์กกำหนดให้เข้าถึงไฟล์เหล่านั้นโดยตรง และไม่สามารถแยกแยะการเข้าถึงโดยใช้โปรไฟล์งานได้ ในกรณีอื่นๆ ทั้งหมด ให้ใช้โปรไฟล์งาน เนื่องจากช่วยให้แยกลักษณะการทำงานที่จำเป็นออกจากรายละเอียดการใช้งานได้ดียิ่งขึ้น

ส่วนโปรไฟล์มีคำจำกัดความของโปรไฟล์งานดังต่อไปนี้

• ช่องชื่อจะกําหนดชื่อโปรไฟล์

• ส่วนการดําเนินการจะแสดงชุดการดําเนินการที่ดำเนินการเมื่อใช้โปรไฟล์ การดำเนินการแต่ละรายการมีข้อมูลต่อไปนี้

  • ช่องชื่อจะระบุการดำเนินการ
  • ส่วน Params จะระบุชุดพารามิเตอร์สําหรับการดําเนินการ

การดำเนินการที่รองรับแสดงอยู่ในตารางต่อไปนี้

Android 12 ขึ้นไปมีส่วนAggregateProfiles ที่มีโปรไฟล์รวม ซึ่งแต่ละโปรไฟล์จะเป็นอีเมลแทนสำหรับชุดโปรไฟล์อย่างน้อย 1 รายการ คําจํากัดความของโปรไฟล์แบบรวมประกอบด้วยรายการต่อไปนี้

• ช่องชื่อระบุชื่อของโปรไฟล์รวม
• ช่องโปรไฟล์จะแสดงชื่อโปรไฟล์ที่รวมอยู่ในโปรไฟล์รวม

เมื่อใช้โปรไฟล์รวม ระบบจะใช้โปรไฟล์ทั้งหมดที่มีอยู่ในโปรไฟล์รวมโดยอัตโนมัติด้วย โปรไฟล์รวมอาจมีทั้งโปรไฟล์บุคคลหรือโปรไฟล์รวมอื่นๆ ตราบใดที่ไม่มีการทำซ้ำ (โปรไฟล์ที่รวมตัวเอง)

คำสั่งภาษา init ของ task_profiles

คำสั่ง task_profiles ในภาษา Init ของ Android พร้อมใช้งานสำหรับ Android 12 ขึ้นไปเพื่ออำนวยความสะดวกในการเปิดใช้งานโปรไฟล์งานสำหรับกระบวนการที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งจะแทนที่คำสั่ง writepid (เลิกใช้งานใน Android 12) ที่ใช้เพื่อย้ายข้อมูลกระบวนการระหว่าง cgroups คำสั่ง task_profiles ช่วยให้เปลี่ยนการใช้งานพื้นฐานได้โดยไม่ส่งผลต่อเลเยอร์บน ในตัวอย่างด้านล่าง คำสั่ง 2 คำสั่งนี้ทำงานแบบเดียวกัน

• writepid /dev/cpuctl/top-app/tasks

  เลิกใช้งานแล้วใน Android 12 เดิมใช้เพื่อเขียน PID ของงานปัจจุบันลงในไฟล์ /dev/cpuctl/top-app/tasks

• task_profiles MaxPerformance

  รวมกระบวนการปัจจุบันไว้ในกลุ่มแอปยอดนิยมภายใต้ตัวควบคุม "cpu" (cpuctl) ซึ่งจะส่งผลให้มีการเขียน PID ของกระบวนการไปยัง dev/cpuctl/top-app/tasks

ใช้คำสั่ง task_profiles เสมอเพื่อย้ายข้อมูลงานในลําดับชั้น cgroup ใน Android 12 ขึ้นไป โดยรับพารามิเตอร์อย่างน้อย 1 รายการ ซึ่งแสดงชื่อโปรไฟล์ที่ระบุไว้ในไฟล์ task_profiles.json

โปรไฟล์งานระดับ API

ใน Android 12 ขึ้นไป คุณสามารถแก้ไขหรือลบล้างคำจำกัดความในไฟล์ cgroups.json และ task_profiles.json เริ่มต้นได้ โดยอิงตามการเปลี่ยนแปลงที่ระดับ Android API หรือทำจากพาร์ติชันของผู้ให้บริการ

หากต้องการลบล้างคําจํากัดความตามระดับ API จะต้องมีไฟล์ต่อไปนี้ในอุปกรณ์

• /system/etc/task_profiles/cgroups_<API level>.json

  ใช้สำหรับ cgroups ที่เจาะจงระดับ API

• /system/etc/task_profiles/task_profiles_<API level>.json

  ใช้โปรไฟล์นี้สำหรับโปรไฟล์ที่เจาะจงระดับ API

หากต้องการลบล้างคำจำกัดความจากพาร์ติชันของผู้ให้บริการ จะต้องมีไฟล์ต่อไปนี้อยู่ในอุปกรณ์

• /vendor/etc/cgroups.json
• /vendor/etc/task_profiles.json

หากแอตทริบิวต์หรือคําจํากัดความของโปรไฟล์ในไฟล์เหล่านี้ใช้ชื่อเดียวกับที่อยู่ในไฟล์เริ่มต้น คําจํากัดความของไฟล์ (ระดับ API หรือระดับผู้ให้บริการ) จะลบล้างคําจํากัดความก่อนหน้า โปรดทราบว่าคําจํากัดความระดับผู้ให้บริการจะลบล้างคําจํากัดความระดับ API หากคําจํากัดความใหม่มีชื่อใหม่ ชุดแอตทริบิวต์หรือโปรไฟล์จะแก้ไขโดยใช้คําจํากัดความใหม่

ระบบ Android จะโหลดไฟล์ cgroup และ task_profile ตามลำดับต่อไปนี้

1. ไฟล์ cgroups.json และ task_profiles.json เริ่มต้น
2. ไฟล์เฉพาะระดับ API (หากมี)
3. ไฟล์พาร์ติชันของผู้ให้บริการ (หากมี)

การเปลี่ยนแปลง API ที่มีอยู่

Android 10 ขึ้นไปจะยังคงใช้ฟังก์ชัน set_cpuset_policy, set_sched_policy และ get_sched_policy ต่อไปโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง API อย่างไรก็ตาม Android 10 จะย้ายฟังก์ชันเหล่านี้ไปไว้ที่ libprocessgroup ซึ่งตอนนี้มีฟังก์ชันการทำงานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับ cgroup

แม้ว่าส่วนหัว cutils/sched_policy.h จะยังคงอยู่ แต่ให้ตรวจสอบว่าโค้ดใหม่มีส่วนหัว processgroup/sched_policy.h ใหม่แทนเพื่อไม่ให้โค้ดที่มีอยู่ใช้งานไม่ได้

โมดูลที่ใช้ฟังก์ชันเหล่านี้ควรเพิ่มการพึ่งพาไลบรารี libprocessgroup ลงในไฟล์ make หากโมดูลไม่ได้ใช้ฟังก์ชันการทำงานอื่นๆ ของ libcutils ให้นำการพึ่งพาไลบรารี libcutils ออกจากไฟล์ make

Task Profiles API

API ส่วนตัวใน processgroup/processgroup.h ได้รับการกําหนดไว้ในตารางต่อไปนี้