Lapisan abstraksi Cgroup

Android 10 dan yang lebih tinggi menggunakan lapisan abstraksi grup kontrol (cgroup) dengan profil tugas, yang dapat digunakan developer untuk menjelaskan serangkaian (atau beberapa rangkaian) batasan yang akan diterapkan ke thread atau proses. Sistem kemudian mengikuti tindakan yang ditentukan oleh profil tugas untuk memilih satu atau beberapa cgroup yang sesuai, yang digunakan untuk menerapkan pembatasan, dan perubahan pada set fitur cgroup yang mendasarinya dapat dilakukan tanpa memengaruhi lapisan software yang lebih tinggi.

Tentang cgroup

Cgroup menyediakan mekanisme untuk menggabungkan dan mempartisi serangkaian tugas (yang terdiri dari proses, thread, dan semua turunannya di masa mendatang) ke dalam grup hierarkis dengan perilaku khusus. Android menggunakan cgroup untuk mengontrol dan mencatat penggunaan dan alokasi resource sistem seperti CPU dan memori, dengan dukungan untuk cgroup v1 dan cgroup v2 kernel Linux.

Android 9 dan yang lebih lama

Di Android 9 dan yang lebih lama, skrip inisialisasi init.rc berisi kumpulan cgroup yang tersedia, titik pemasangan, dan versinya. Meskipun dapat diubah, framework Android mengharapkan sekumpulan cgroup tertentu ada di lokasi tertentu dengan hierarki versi dan subgrup tertentu, berdasarkan skrip. Hal ini membatasi kemampuan untuk memilih versi cgroup berikutnya yang akan digunakan, atau untuk mengubah hierarki cgroup guna menggunakan fitur baru.

Android 10 dan yang lebih tinggi

Android 10 dan yang lebih tinggi menggunakan cgroup dengan profil tugas:

• Penyiapan cgroup. Developer menjelaskan penyiapan cgroup dalam file cgroups.json untuk menentukan set cgroup, serta lokasi dan atribut pemasangannya. Semua cgroup dipasang selama tahap inisialisasi awal dari proses inisialisasi.
• Profil tugas. Hal ini memberikan abstraksi yang memisahkan fungsi yang diperlukan dari detail penerapannya. Framework Android menerapkan profil tugas seperti yang dijelaskan dalam file task_profiles.json ke proses atau thread menggunakan API SetTaskProfiles dan SetProcessProfiles. (API ini khusus untuk Android 11 dan yang lebih tinggi.)

Untuk memberikan kompatibilitas mundur, fungsi lama set_cpuset_policy, set_sched_policy, dan get_sched_policy menyediakan API dan fungsi yang sama, tetapi implementasinya telah diubah untuk menggunakan profil tugas. Untuk kasus penggunaan baru, AOSP merekomendasikan penggunaan API profil tugas baru, bukan fungsi set_sched_policy lama.

File deskripsi cgroup

Cgroup dijelaskan dalam file cgroups.json yang terletak di <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/. Setiap pengontrol dijelaskan dalam subbagian dan harus memiliki minimal hal berikut:

• Nama, ditentukan oleh kolom Controller.
• Jalur pemasangan, ditentukan oleh kolom Path.
• Mode, UID (ID pengguna), dan GID (ID grup) yang menjelaskan pemilik dan mode akses untuk file di jalur ini (semua opsional).
• Atribut Opsional, ditetapkan ke benar agar sistem mengabaikan error pemasangan yang disebabkan oleh pengontrol cgroup yang tidak didukung oleh kernel.

Contoh file cgroups.json

Contoh di bawah menunjukkan deskripsi untuk pengontrol cgroup v1 (Cgroups) dan cgroup v2 (Cgroups2) dengan jalur masing-masing.

{
  "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"
     }
   ]
 }
}

Contoh file ini berisi dua bagian, Cgroups (yang menjelaskan pengontrol cgroup v1) dan Cgroups2 (yang menjelaskan pengontrol cgroup v2). Semua pengontrol dalam hierarki cgroup v2 dipasang di lokasi yang sama. Oleh karena itu, bagian Cgroups2 memiliki atribut Path, Mode, UID, dan GID sendiri untuk mendeskripsikan lokasi dan atribut untuk root hierarki. Atribut Path untuk Controllers di bagian Cgroups2 relatif terhadap jalur root tersebut. Di Android 12 dan yang lebih baru, Anda dapat menentukan pengontrol cgroup yang ditentukan dengan jalur dan mode sebagai "Optional" dengan menyetelnya ke true.

File cgroups.json diuraikan sebagai bagian dari proses init, selama tahap init awal, dan cgroup dipasang di lokasi yang ditentukan. Untuk mendapatkan lokasi pemasangan cgroup nanti, gunakan fungsi API CgroupGetControllerPath.

File profil tugas

File task_profiles.json terletak di <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/. Gunakan untuk menjelaskan serangkaian tindakan tertentu yang akan diterapkan pada proses atau thread. Kumpulan tindakan dikaitkan dengan nama profil, yang digunakan dalam panggilan SetTaskProfiles dan SetProcessProfiles untuk memanggil tindakan profil.

Contoh file 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" ]
     }
}

Tetapkan nama ke file cgroup tertentu sebagai entri dalam daftar Attributes Anda. Setiap entri berisi hal berikut:

• Kolom Name menentukan nama Atribut.
• Kolom Controller mereferensikan pengontrol cgroup dari file cgroups.json berdasarkan namanya.
• Nama kolom File menentukan file tertentu di bawah pengontrol ini.

Atribut adalah referensi dalam definisi profil tugas. Di luar profil tugas, gunakan hanya jika framework memerlukan akses langsung ke file tersebut, dan akses tidak dapat diabstraksi menggunakan profil tugas. Dalam semua kasus lainnya, gunakan profil tugas; profil ini memberikan pemisahan yang lebih baik antara perilaku yang diperlukan dan detail implementasinya.

Bagian Profiles berisi definisi profil tugas dengan hal berikut:

• Kolom Name menentukan nama profil.

• Bagian Tindakan mencantumkan serangkaian tindakan yang dilakukan saat profil diterapkan. Setiap tindakan memiliki hal berikut:

  • Kolom Name menentukan tindakan.
  • Bagian Params menentukan serangkaian parameter untuk tindakan.

Tindakan yang didukung tercantum dalam tabel:

Android 12 dan yang lebih baru memiliki bagian AggregateProfiles yang berisi profil gabungan, yang masing-masing merupakan alias untuk sekumpulan satu atau beberapa profil. Definisi profil gabungan terdiri dari berikut ini:

• Kolom Name menentukan nama profil gabungan.
• Kolom Profiles mencantumkan nama profil yang disertakan dalam profil gabungan.

Saat profil gabungan diterapkan, semua profil yang ada di dalamnya juga akan otomatis diterapkan. Profil gabungan dapat berisi profil individual atau profil gabungan lainnya, selama tidak ada rekursi (profil yang mencakup dirinya sendiri).

Perintah bahasa inisialisasi task_profiles

Perintah task_profiles di Android Init Language tersedia untuk Android 12 dan yang lebih tinggi untuk memfasilitasi pengaktifan profil tugas untuk proses tertentu. Perintah ini menggantikan perintah writepid (tidak digunakan lagi di Android 12) yang digunakan untuk memigrasikan proses antar-cgroup. Perintah task_profiles memberikan fleksibilitas untuk mengubah penerapan dasar tanpa memengaruhi lapisan atas. Pada contoh di bawah, kedua perintah ini secara efektif melakukan operasi yang sama:

• writepid /dev/cpuctl/top-app/tasks

  Tidak digunakan lagi di Android 12, API ini digunakan untuk menulis PID tugas saat ini ke file /dev/cpuctl/top-app/tasks.

• task_profiles MaxPerformance

  Menggabungkan proses saat ini ke dalam grup aplikasi teratas di bawah pengontrol "cpu" (cpuctl), yang menghasilkan penulisan PID proses ke dev/cpuctl/top-app/tasks.

Selalu gunakan perintah task_profiles untuk memigrasikan tugas dalam hierarki cgroup di Android 12 dan yang lebih tinggi. Fungsi ini menerima satu atau beberapa parameter, yang merepresentasikan nama profil yang ditentukan dalam file task_profiles.json.

Profil tugas per level API

Di Android 12 dan yang lebih tinggi, Anda dapat mengubah atau mengganti definisi dalam file cgroups.json dan task_profiles.json default, baik dengan mendasarkan perubahan pada level API Android, atau membuatnya dari partisi vendor.

Untuk mengganti definisi berdasarkan level API, file berikut harus ada di perangkat:

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

  Gunakan ini untuk cgroup khusus untuk level API.

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

  Gunakan ini untuk profil khusus untuk level API.

Untuk mengganti definisi dari partisi vendor, file berikut harus ada di perangkat:

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

Jika atribut atau definisi profil dalam file ini menggunakan nama yang sama seperti yang ada dalam file default, definisi file (level API atau level vendor) akan menggantikan definisi sebelumnya. Perhatikan juga bahwa definisi tingkat vendor menggantikan definisi tingkat API. Jika definisi baru memiliki nama baru, set atribut atau profil akan diubah dengan definisi baru.

Sistem Android memuat file cgroup dan task_profile dalam urutan ini:

1. File cgroups.json dan task_profiles.json default.
2. File khusus level API, jika ada.
3. File partisi vendor, jika ada.

Perubahan pada API yang ada

Android 10 dan yang lebih tinggi mempertahankan fungsi set_cpuset_policy, set_sched_policy, dan get_sched_policy tanpa perubahan pada API. Namun, Android 10 memindahkan fungsi ini ke libprocessgroup, yang kini berisi semua fungsi terkait cgroup.

Meskipun header cutils/sched_policy.h masih ada, untuk menghindari kerusakan kode yang ada, pastikan kode baru menyertakan header processgroup/sched_policy.h baru.

Modul yang menggunakan salah satu fungsi ini harus menambahkan dependensi pada library libprocessgroup ke dalam makefile-nya. Jika modul tidak menggunakan fungsi libcutils lainnya, hapus dependensi library libcutils dari makefile.

API profil tugas

API pribadi di processgroup/processgroup.h ditentukan dalam tabel: