Demon Low Memory Killer

Proces demona lmkd (low memory killer) monitoruje stan pamięci działającego systemu Android i reaguje na duże obciążenie pamięci, zamykając najmniej istotne procesy, aby utrzymać wydajność systemu na akceptowalnym poziomie.

Obciążenie pamięci

System Android, w którym równolegle działa wiele procesów, może napotkać sytuacje, w których pamięć systemowa jest wyczerpana, a procesy wymagające więcej pamięci doświadczają zauważalnych opóźnień. Obciążenie pamięci, czyli stan, w którym systemowi brakuje pamięci, wymaga od Androida zwolnienia pamięci (aby zmniejszyć obciążenie) przez ograniczanie lub zamykanie nieistotnych procesów, proszenie procesów o zwolnienie niekrytycznych zasobów w pamięci podręcznej itp.

W przeszłości Android monitorował obciążenie pamięci systemowej za pomocą sterownika LMK (low memory killer) w jądrze, czyli sztywnego mechanizmu, który zależy od zakodowanych na stałe wartości. Od jądra 4.12 sterownik LMK jest usuwany z jądra upstream, a lmkd w przestrzeni użytkownika wykonuje zadania monitorowania pamięci i zamykania procesów.

Informacje o wstrzymaniu z powodu obciążenia

Android 10 i nowsze wersje obsługują nowy tryb lmkd, który do wykrywania obciążenia pamięci używa monitorów PSI (pressure stall information) jądra. Zestaw poprawek PSI w jądrze upstream (przeniesiony do jąder 4.9 i 4.14) mierzy czas, przez jaki zadania są opóźniane z powodu niedoboru pamięci. Ponieważ te opóźnienia bezpośrednio wpływają na wygodę użytkownika, stanowią wygodną metrykę do określania stopnia obciążenia pamięci. Jądro upstream zawiera też monitory PSI, które umożliwiają procesom w przestrzeni użytkownika z uprawnieniami (takim jak lmkd) określanie progów tych opóźnień i subskrybowanie zdarzeń z jądra, gdy próg zostanie przekroczony.

Monitory PSI a sygnały vmpressure

Ponieważ sygnały vmpressure (generowane przez jądro do wykrywania obciążenia pamięci i używane przez lmkd) często zawierają liczne fałszywe alarmy, lmkd musi przeprowadzać filtrowanie, aby określić, czy pamięć jest rzeczywiście obciążona. Powoduje to niepotrzebne wybudzanie lmkd i używanie dodatkowych zasobów obliczeniowych. Używanie monitorów PSI zapewnia dokładniejsze wykrywanie obciążenia pamięci i minimalizuje obciążenie związane z filtrowaniem.

Używanie monitorów PSI

Aby używać monitorów PSI zamiast zdarzeń vmpressure, skonfiguruj właściwość ro.lmk.use_psi. Domyślnie jest ustawiona wartość true, co sprawia, że monitory PSI są domyślnym mechanizmem wykrywania obciążenia pamięci dla lmkd. Ponieważ monitory PSI wymagają obsługi jądra, jądro musi zawierać poprawki PSI i być skompilowane z włączoną obsługą PSI (CONFIG_PSI=y).

Wady sterownika LMK w jądrze

Android wycofuje sterownik LMK z powodu wielu problemów, m.in.:

• Urządzenia z małą ilością pamięci RAM musiały być agresywnie dostrajane, a mimo to działały słabo w przypadku obciążeń z dużą aktywną pamięcią podręczną stron. Niska wydajność powodowała thrashing i brak zamknięć.
• Sterownik jądra LMK opierał się na limitach wolnej pamięci, bez skalowania na podstawie obciążenia pamięci.
• Ze względu na sztywność projektu partnerzy często dostosowywali sterownik, aby działał na ich urządzeniach.
• Sterownik LMK był podłączony do interfejsu API slab shrinker, który nie został zaprojektowany do wykonywania intensywnych operacji, takich jak wyszukiwanie celów i ich zamykanie, co spowalniało proces vmscan.

Lmkd w przestrzeni użytkownika

lmkd w przestrzeni użytkownika implementuje tę samą funkcję co sterownik w jądrze, ale do wykrywania i szacowania obciążenia pamięci używa istniejących mechanizmów jądra. Mechanizmy te obejmują używanie generowanych przez jądro zdarzeń vmpressure lub monitorów PSI (pressure stall information) do otrzymywania powiadomień o poziomach obciążenia pamięci oraz używanie funkcji cgroup pamięci do ograniczania zasobów pamięci przydzielonych każdemu procesowi na podstawie jego ważności.

Używanie lmkd w przestrzeni użytkownika w Androidzie 10

W Androidzie 9 i nowszych wersjach lmkd w przestrzeni użytkownika aktywuje się, jeśli nie zostanie wykryty sterownik LMK w jądrze. Ponieważ lmkd w przestrzeni użytkownika wymaga obsługi cgroup pamięci przez jądro, jądro musi być skompilowane z tymi ustawieniami konfiguracji:

CONFIG_ANDROID_LOW_MEMORY_KILLER=n
CONFIG_MEMCG=y
CONFIG_MEMCG_SWAP=y

Strategie zamykania

lmkd w przestrzeni użytkownika obsługuje strategie zamykania oparte na zdarzeniach vmpressure lub monitorach PSI, ich ważności i innych wskazówkach, takich jak wykorzystanie pamięci wymiany. Strategie zamykania różnią się w zależności od tego, czy urządzenie ma mało pamięci, czy jest wydajne:

• Na urządzeniach z małą ilością pamięci system powinien tolerować większe obciążenie pamięci jako normalny tryb działania.
• Na urządzeniach o wysokiej wydajności obciążenie pamięci należy traktować jako sytuację nienormalną i naprawić ją, zanim wpłynie na ogólną wydajność.

Strategię zamykania możesz skonfigurować za pomocą właściwości ro.config.low_ram.

lmkd w przestrzeni użytkownika obsługuje też tryb starszy, w którym podejmuje decyzje o zamknięciu, stosując te same strategie co sterownik LMK w jądrze (czyli progi wolnej pamięci i pamięci podręcznej plików). Aby włączyć tryb starszy, ustaw właściwość ro.lmk.use_minfree_levels na true.

Konfigurowanie lmkd

Skonfiguruj lmkd na konkretnym urządzeniu za pomocą tych właściwości.

Przykładowa konfiguracja urządzenia:

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

Lmkd w przestrzeni użytkownika w Androidzie 11

Android 11 ulepsza lmkd przez wprowadzenie nowej strategii zamykania. Strategia zamykania używa mechanizmu PSI do wykrywania obciążenia pamięci, który został wprowadzony w Androidzie 10. lmkd w Androidzie 11 uwzględnia poziomy wykorzystania zasobów pamięci i thrashing, aby zapobiegać niedoborowi pamięci i pogorszeniu wydajności. Ta strategia zamykania zastępuje poprzednie strategie i może być używana zarówno na urządzeniach o wysokiej wydajności, jak i na urządzeniach z małą ilością pamięci RAM (Android Go).

Wymagania dotyczące jądra

W przypadku urządzeń z Androidem 11 lmkd wymaga tych funkcji jądra:

• Dołącz poprawki PSI i włącz PSI (przeniesione do wspólnych jąder Androida 4.9, 4.14 i 4.19).
• Dołącz poprawki obsługi PIDFD (przeniesione do wspólnych jąder Androida 4.9, 4.14 i 4.19).
• W przypadku urządzeń z małą ilością pamięci RAM dołącz cgroup pamięci.

Jądro musi być skompilowane z tymi ustawieniami konfiguracji:

CONFIG_PSI=y

Konfigurowanie lmkd w Androidzie 11

Strategia zamykania pamięci w Androidzie 11 obsługuje wymienione poniżej ustawienia i wartości domyślne. Te funkcje działają zarówno na urządzeniach o wysokiej wydajności, jak i na urządzeniach z małą ilością pamięci RAM.

Te stare ustawienia też działają z nową strategią zamykania.