דימון (daemon) להוצאה משימוש של פריטים בזיכרון נמוך

התהליך של הדימון (daemon) של Android low memory killer ‏(lmkd) עוקב אחרי מצב הזיכרון של מערכת Android שפועלת, ומגיב לעומס גבוה על הזיכרון על ידי סגירת התהליכים הכי פחות חיוניים כדי לשמור על רמת ביצועים מקובלת של המערכת.

מידע על עומס על הזיכרון

במערכת Android שבה פועלים כמה תהליכים במקביל, יכולים להיות מצבים שבהם הזיכרון של המערכת מלא, ותהליכים שדורשים יותר זיכרון יחוו עיכובים משמעותיים. עומס על הזיכרון, מצב שבו הזיכרון של המערכת מתמלא, מחייב את Android לפנות זיכרון (כדי להקל על העומס) על ידי ויסות נתונים (throttle) או סיום של תהליכים לא חשובים, שליחת בקשה לתהליכים לפנות משאבים לא קריטיים במטמון וכו'.

בעבר, מערכת Android ניהלה מעקב אחרי העומס על זיכרון המערכת באמצעות מנהל התקן של LMK (הפסקת תהליכים בגלל מחסור בזיכרון) בתוך ליבת המערכת. זהו מנגנון נוקשה שמסתמך על ערכים שמוגדרים בהארדקוד. החל מגרסת ליבת 4.12, מנהל ההתקן LMK הוסר מהליבה של upstream, ומרחב המשתמש lmkd מבצע משימות של מעקב אחרי הזיכרון והפסקת תהליכים.

מידע על עצירה בגלל לחץ

‫Android 10 ואילך תומכים במצב lmkd חדש שמשתמש בנתוני PSI (מידע על לחץ על הליבה) כדי לזהות לחץ על הזיכרון. ערכת התיקונים של PSI בקרנל במעלה הזרם (backported לקרנלים 4.9 ו-4.14 ) מודדת את משך הזמן שבו המשימות מתעכבות כתוצאה ממחסור בזיכרון. העיכובים האלה משפיעים ישירות על חוויית המשתמש, ולכן הם מדד נוח לקביעת רמת החומרה של העומס על הזיכרון. הקרנל במעלה הזרם כולל גם כלי מעקב אחר PSI שמאפשרים לתהליכים במרחב המשתמש עם הרשאות (כמו lmkd) לציין ערכי סף לעיכובים האלה ולהירשם לאירועים מהקרנל כשערך סף נחצה.

מעקב אחר PSI לעומת אותות vmpressure

מכיוון שאותות vmpressure (שנוצרים על ידי ליבת מערכת ההפעלה לצורך זיהוי עומס על הזיכרון ומשמשים את lmkd) כוללים לעיתים קרובות הרבה תוצאות חיוביות שגויות, lmkd צריך לבצע סינון כדי לקבוע אם הזיכרון נמצא תחת עומס אמיתי. כתוצאה מכך מתבצעות lmkd התעוררויות מיותרות ונעשה שימוש במשאבי מחשוב נוספים. השימוש ב-PSI לצורך מעקב אחר התוצאות מאפשר לזהות בצורה מדויקת יותר את העומס על הזיכרון ומצמצם את התקורה של הסינון.

שימוש במוניטורים של PSI

כדי להשתמש ב-PSI monitors במקום באירועי vmpressure, צריך להגדיר את המאפיין ro.lmk.use_psi. ברירת המחדל היא true, ולכן PSI הוא מנגנון ברירת המחדל לזיהוי עומס על הזיכרון ב-lmkd. מכיוון שנדרשת תמיכה בליבה כדי להשתמש בנתוני PSI, הליבה צריכה לכלול את תיקוני ה-backport של PSI, וצריך לקמפל אותה עם תמיכה מופעלת ב-PSI ‏ (CONFIG_PSI=y).

חסרונות של מנהל התקן LMK בליבה

מערכת Android מוציאה משימוש את מנהל ההתקן LMK בגלל כמה בעיות, כולל:

• היה צריך לבצע אופטימיזציה אגרסיבית במכשירים עם זיכרון RAM נמוך, וגם אז הביצועים שלהם היו נמוכים בעומסי עבודה עם מטמון גדול של דפים פעילים שגובה על ידי קובץ. הביצועים הגרועים גרמו לטלטול וללא הריגות.
• מנהל ההתקן של ליבת ה-LMK הסתמך על מגבלות של זיכרון פנוי, ללא שינוי גודל על סמך העומס על הזיכרון.
• בגלל העיצוב הנוקשה, שותפים רבים התאימו אישית את מנהל ההתקן כדי שהוא יפעל במכשירים שלהם.
• הדריבר של LMK התחבר ל-API של slab shrinker, שלא תוכנן לפעולות כבדות כמו חיפוש יעדים והפסקת הפעולה שלהם, ולכן הוא האט את התהליך של vmscan.

Userspace lmkd

מרחב המשתמש lmkd מיישם את אותה פונקציונליות כמו מנהל ההתקן בתוך הליבה, אבל הוא משתמש במנגנונים קיימים של הליבה כדי לזהות ולהעריך את העומס על הזיכרון. מנגנונים כאלה כוללים שימוש באירועי vmpressure שנוצרו על ידי ליבת המערכת או במוניטורים של מידע על לחץ עצירה (PSI) כדי לקבל התראות על רמות לחץ הזיכרון, ושימוש בתכונות של קבוצות בקרה של זיכרון (memory cgroup) כדי להגביל את משאבי הזיכרון שמוקצים לכל תהליך על סמך חשיבות התהליך.

שימוש ב-lmkd במרחב המשתמש ב-Android 10

ב-Android 9 ומעלה, מרחב המשתמש lmkd מופעל אם לא מזוהה דרייבר LMK בתוך הליבה. מכיוון שמרחב משתמש lmkd דורש תמיכה בליבה ב-cgroups של זיכרון, צריך לקמפל את הליבה עם הגדרות התצורה הבאות:

CONFIG_ANDROID_LOW_MEMORY_KILLER=n
CONFIG_MEMCG=y
CONFIG_MEMCG_SWAP=y

ביטול אסטרטגיות

מרחב המשתמש lmkd תומך באסטרטגיות להפסקת פעולה שמבוססות על אירועים של vmpressure או על PSI monitors, על חומרת האירועים ועל רמזים אחרים כמו ניצול הזיכרון הווירטואלי. אסטרטגיות הסגירה שונות במכשירים עם זיכרון נמוך ובמכשירים עם ביצועים גבוהים:

• במכשירים עם זיכרון נמוך, המערכת צריכה לעמוד בעומס זיכרון גבוה יותר כמצב פעולה רגיל.
• במכשירים עם ביצועים גבוהים, עומס על הזיכרון צריך להיחשב כמצב לא תקין ולטפל בו לפני שהוא משפיע על הביצועים הכוללים.

אפשר להגדיר את אסטרטגיית ההפסקות באמצעות המאפיין ro.config.low_ram.

בנוסף, מרחב המשתמש lmkd תומך במצב מדור קודם שבו הוא מקבל החלטות לגבי סגירת תהליכים באמצעות אותן אסטרטגיות שבהן משתמש מנהל ההתקן LMK בתוך הליבה (כלומר, זיכרון פנוי וערכי סף של מטמון קבצים). כדי להפעיל את מצב Legacy, מגדירים את המאפיין ro.lmk.use_minfree_levels לערך true.

הגדרת lmkd

כדי להגדיר את lmkd למכשיר ספציפי, משתמשים במאפיינים הבאים.

הגדרה לדוגמה של מכשיר:

PRODUCT_PROPERTY_OVERRIDES += \
    ro.lmk.low=1001 \
    ro.lmk.medium=800 \
    ro.lmk.critical=0 \
    ro.lmk.critical_upgrade=false \
    ro.lmk.upgrade_pressure=100 \
    ro.lmk.downgrade_pressure=100 \
    ro.lmk.kill_heaviest_task=true

משתמשים ב-lmkd ב-Android 11

ב-Android 11 שיפרנו את lmkd באמצעות אסטרטגיה חדשה לסגירת אפליקציות. שיטת ההרג משתמשת במנגנון PSI לזיהוי לחץ זיכרון שהוצג ב-Android 10. ‫lmkd ב-Android 11 מביא בחשבון את רמות השימוש במשאבי הזיכרון ואת ה-thrashing כדי למנוע מחסור בזיכרון והידרדרות בביצועים. האסטרטגיה הזו להפסקת פעילות מחליפה אסטרטגיות קודמות, ואפשר להשתמש בה במכשירים עם ביצועים גבוהים ובמכשירים עם זיכרון RAM נמוך (Android Go).

דרישות ליבה

במכשירי Android 11, ‏ lmkd נדרשות תכונות הליבה הבאות:

• כולל תיקוני PSI ומפעיל PSI (backports זמינים בליבות משותפות של Android בגרסאות 4.9,‏ 4.14 ו-4.19).
• הוספת תיקונים לתמיכה ב-PIDFD (תיקונים שזמינים בגרסאות קודמות בליבות הנפוצות של Android 4.9,‏ 4.14 ו-4.19).
• במכשירים עם זיכרון RAM נמוך, צריך לכלול cgroup של זיכרון.

צריך לקמפל את הליבה עם הגדרות התצורה הבאות:

CONFIG_PSI=y

הגדרת lmkd ב-Android 11

אסטרטגיית ניהול הזיכרון ב-Android 11 תומכת בפרמטרים ובערכי ברירת המחדל שמפורטים בהמשך. אפשר להשתמש בתכונות האלה גם במכשירים עם ביצועים גבוהים וגם במכשירים עם זיכרון RAM נמוך.

בנוסף, ידיות הכוונון הישנות הבאות פועלות גם עם אסטרטגיית ההשבתה החדשה.