برنامج خفي لقتل الذاكرة

إنّ البرنامج الخفي لاختراق الذاكرة المنخفض (lmkd) في Android يراقب حالة الذاكرة في نظام Android قيد التشغيل ويتفاعل مع ارتفاع ضغط الذاكرة من خلال إيقاف العمليات الأقل أهمية للحفاظ على أداء النظام ضمن مستويات مقبولة.

لمحة عن الضغط على الذاكرة

قد يواجه نظام Android الذي يشغِّل عمليات متعدّدة بشكل موازٍ حالات يتم فيها استنفاد ذاكرة النظام وتواجه العمليات التي تتطلّب مزيدًا من الذاكرة تأخيرات ملحوظة. ضغط الذاكرة، وهي حالة ينقص فيها استهلاك النظام في الذاكرة، وتتطلّب من Android إخلاء مساحة في الذاكرة (لتخفيف الضغط) من خلال تقييد العمليات غير المهمة أو إيقافها، وطلب العمليات لإخلاء بعض الموارد المخزّنة مؤقتًا غير المهمة، وما إلى ذلك.

في السابق، كان نظام Android يراقب الضغط على ذاكرة النظام باستخدام برنامج تشغيل "مُشغِّل الذاكرة المنخفضة" (LMK) المضمّن في النواة، وهي آلية صارمة تعتمد على قيم مُبرمَجة بشكلٍ ثابت. اعتبارًا من الإصدار 4.12 من kernel، تمت إزالة برنامج تشغيل LMK من kernel المتوافق مع الإصدارات السابقة، وأصبح lmkd في مساحة المستخدم ينفِّذ مهام مراقبة الذاكرة وإغلاق العمليات.

معلومات حول توقُّف الضغط

يتوافق Android 10 والإصدارات الأحدث مع وضع lmkd جديد يستخدم أدوات رصد ضغط النواة (PSI) لرصد ضغط الذاكرة. تقيس مجموعة تصحيحات PSI في نواة الإصدار العلني (التي تم نقلها إلى نواة الإصدارَين 4.9 و4.14 ) المدة التي يتأخّر فيها تنفيذ المهام نتيجةً لنقص الذاكرة. وبما أنّ هذه التأخيرات تؤثّر مباشرةً في تجربة المستخدم، فإنّها представлява مقياسًا مناسبًا لتحديد شدّة الضغط على الذاكرة. يتضمّن الإصدار الأحدث من kernel أيضًا أدوات مراقبة PSI التي تسمح لعمليات مساحات المستخدمين المميّزة (مثل lmkd) بتحديد الحدود القصوى لهذه التأخيرات والاشتراك في الأحداث الواردة من kernel عند تجاوز الحدّ الأقصى.

أجهزة مراقبة PSI مقارنةً بإشارات vmpressure

بما أنّ إشارات vmpressure (التي يتم إنشاؤها من خلال النواة لرصد lmkdالذاكرة ويستخدمها lmkd) غالبًا ما تتضمّن العديد من الإيجابيات الخاطئة، يجب أن ينفّذ lmkd عملية فلترة لتحديد ما إذا كانت الذاكرة تواجه ضغطًا حقيقيًا. ويؤدي ذلك إلى عمليات تنشيط lmkd غير ضرورية واستخدام موارد معالجة إضافية. يؤدي استخدام مراقبي PSI إلى رصد ضغط الذاكرة بدقة أكبر وتقليل الوقت المستغرَق في الفلترة.

استخدام مراقبي PSI

لاستخدام مراقبي PSI بدلاً من أحداث vmpressure، عليك ضبط السمة ro.lmk.use_psi. القيمة التلقائية هي true، ما يجعل PSI يراقب آلية رصد الضغط على الذاكرة التلقائية لlmkd. بما أنّ أدوات مراقبة PSI تحتاج إلى مساعدة من kernel، يجب أن تتضمّن kernel تصحيحات PSI المتوافقة مع الإصدارات القديمة وأن تتم compiling مع تفعيل مساعدة PSI (CONFIG_PSI=y).

عيوب برنامج تشغيل LMK داخل النواة

يوقِف Android نهائيًا برنامج تشغيل LMK بسبب عدد من المشاكل، بما في ذلك:

• كان يجب ضبط الأجهزة التي تحتوي على ذاكرة وصول عشوائي منخفضة بشكلٍ فعّال، وحتى في هذه الحالة، كان أداؤها سيئًا في عمليات المعالجة التي تتضمّن ذاكرة تخزين مؤقت نشطة كبيرة مستندة إلى الملفات. أدّى الأداء السيئ إلى حدوث تعذّر في الأداء وعدم تحقيق أي عمليات قتل.
• كان برنامج تشغيل LMK kernel يعتمد على حدود الذاكرة المتوفّرة، بدون تغيير الحجم استنادًا إلى الضغط على الذاكرة.
• بسبب صرامة التصميم، كان الشركاء يصِّبون غالبًا برنامج تشغيل لكي يعمل على أجهزتهم.
• تم تثبيت برنامج تشغيل LMK في واجهة برمجة تطبيقات تقليم الشرائح، والتي لم يتم تصميمها للعمليات الثقيلة مثل البحث عن الأهداف وقتلها، ما أدى إلى إبطاء عملية vmscan.

Userspace lmkd

ينفِّذ lmkd في مساحة المستخدم الوظيفة نفسها التي يؤديها برنامج التشغيل المضمّن في النواة، ولكنه يستخدِم آليات النواة الحالية لرصد الضغط على الذاكرة وتقديره. وتشمل هذه الآليات استخدام أحداث vmpressure التي ينشئها kernel أو أدوات مراقبة معلومات PSI (الضغط المؤدي إلى توقُّف العمليات) للحصول على إشعارات بشأن مستويات الضغط في الذاكرة، واستخدام ميزات cgroup للذاكرة للحد من موارد الذاكرة المخصّصة لكل عملية استنادًا إلى أهمية العملية.

استخدام مساحة المستخدم lmkd في Android 10

في الإصدار 9 من Android والإصدارات الأحدث، يتم تفعيل lmkd في مساحة المستخدم إذا لم يتم رصد برنامج تشغيل LMK داخل النواة. بما أنّ مساحة المستخدم lmkd تتطلّب توفُّر kernel لمجموعات cgroup للذاكرة، يجب تجميع kernel باستخدام إعدادات الضبط التالية:

CONFIG_ANDROID_LOW_MEMORY_KILLER=n
CONFIG_MEMCG=y
CONFIG_MEMCG_SWAP=y

استراتيجيات القتل

تتوافق ميزة Userspace lmkd مع استراتيجيات الإغلاق استنادًا إلى أحداث vmpressure أو فحوصات PSI وشدة هذه المشاكل، بالإضافة إلى تلميحات أخرى، مثل استخدام التبديل. تختلف استراتيجية قتل التطبيقات باختلاف الأجهزة ذات الذاكرة المنخفضة والأجهزة العالية الأداء:

• على الأجهزة ذات الذاكرة المنخفضة، يجب أن يتحمّل النظام ارتفاع ضغط الذاكرة كوضع طبيعي للعمل.
• في الأجهزة العالية الأداء، يجب اعتبار الضغط على الذاكرة حالة غير طبيعية وإصلاحها قبل أن تؤثّر في الأداء العام.

يمكنك ضبط استراتيجية الإيقاف باستخدام السمة ro.config.low_ram. لمعرفة التفاصيل، يُرجى الاطّلاع على إعداد ذاكرة الوصول العشوائي المنخفضة.

تتيح مساحة المستخدم lmkd أيضًا وضعًا قديمًا تتّخذ فيه قرارات إنهاء العمليات باستخدام الاستراتيجيات نفسها المستخدَمة في برنامج تشغيل LMK المضمّن في النواة (أي حدود ذاكرة شغالة ومخزّن مؤقت للملف). لتفعيل الوضع القديم، اضبط سمة ro.lmk.use_minfree_levels على true.

ضبط lmkd

يمكنك إعداد lmkd لجهاز محدَّد باستخدام السمات التالية.

مثال على إعداد الجهاز:

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

دالة lmkd في مساحة المستخدم في Android 11

يعمل نظام التشغيل Android 11 على تحسين lmkd من خلال تقديم استراتيجية جديدة ل إيقاف التطبيقات. تستخدِم استراتيجية الإغلاق آلية PSI لرصد الضغط على الذاكرة التي تم تقديمها في Android 10. يراعي lmkd في Android 11 مستويات استخدام موارد الذاكرة والتعطُّل لمنع نقص الذاكرة وانخفاض الأداء. تحلّ استراتيجية الإيقاف هذه محل الاستراتيجيات السابقة ويمكن استخدامها على كلٍّ من الأجهزة ذات الأداء العالي والأجهزة التي تتضمّن ذاكرة وصول عشوائي منخفضة (Android Go).

متطلبات النواة

بالنسبة إلى أجهزة Android 11، يتطلب lmkd ميزات kernel التالية:

• يجب تضمين تصحيحات PSI وتفعيل PSI (تتوفّر الإصدارات القديمة في ملف ‎"النواة الشائعة لنظام التشغيل Android" 4.9 و4.14 و4.19).
• يجب تضمين تصحيحات دعم PIDFD (تتوفر عمليات النقل السابقة في ‎4.9 و4.14 و4.19 من نواة Android الشائعة).
• بالنسبة إلى الأجهزة ذات ذاكرة وصول عشوائي منخفضة، يجب تضمين مجموعات cgroup للذاكرة.

يجب تجميع النواة باستخدام إعدادات الضبط التالية:

CONFIG_PSI=y

ضبط lmkd في Android 11

تتيح استراتيجية تحرير الذاكرة في Android 11 استخدام أداة التحكّم في الأداء والإعدادات التلقائية المدرَجة أدناه. تعمل هذه الميزات على كل من الأجهزة عالية الأداء وذات ذاكرة الوصول العشوائي المنخفضة.

تعمل مقابض الضبط القديمة التالية أيضًا مع استراتيجية القتل الجديدة.