Low Memory Killer Daemon

Der Android Low Memory Killer-Daemon-Prozess (lmkd) überwacht den Arbeitsspeicherstatus eines laufenden Android-Systems und reagiert auf hohen Arbeitsspeicherdruck, indem er die am wenigsten wichtigen Prozesse beendet, um die Systemleistung auf einem akzeptablen Niveau zu halten.

Arbeitsspeicherdruck

Wenn auf einem Android-System mehrere Prozesse parallel ausgeführt werden, kann es vorkommen, dass der Systemspeicher erschöpft ist und Prozesse, die mehr Arbeitsspeicher benötigen, spürbare Verzögerungen aufweisen. Speicherdruck ist ein Zustand, in dem das System nicht mehr genügend Arbeitsspeicher hat. Android muss dann Arbeitsspeicher freigeben, um den Druck zu verringern. Dazu werden unwichtige Prozesse gedrosselt oder beendet und Prozesse werden aufgefordert, nicht kritische zwischengespeicherte Ressourcen freizugeben.

Bisher wurde der Arbeitsspeicherbedarf von Android mit einem LMK-Treiber (Low-Memory-Killer) im Kernel überwacht. Dieser starre Mechanismus basiert auf fest codierten Werten. Ab Kernel 4.12 wurde der LMK-Treiber aus dem Upstream-Kernel entfernt und der Userspace lmkd übernimmt die Aufgaben der Arbeitsspeicherüberwachung und des Beendens von Prozessen.

Informationen zum Druckabfall

Android 10 und höher unterstützen einen neuen lmkd-Modus, in dem PSI-Monitore (Kernel Pressure Stall Information) zur Erkennung von Arbeitsspeicherbelastung verwendet werden. Das PSI-Patchset im Upstream-Kernel (rückportiert auf die Kernelversionen 4.9 und 4.14) misst die Zeit, um die Aufgaben aufgrund von Arbeitsspeichermangel verzögert werden. Da sich diese Verzögerungen direkt auf die Nutzerfreundlichkeit auswirken, sind sie ein praktischer Messwert, um den Schweregrad der Arbeitsspeicherauslastung zu bestimmen. Der Upstream-Kernel enthält auch PSI-Monitore, mit denen privilegierte Userspace-Prozesse (z. B. lmkd) Grenzwerte für diese Verzögerungen festlegen und Ereignisse aus dem Kernel abonnieren können, wenn ein Grenzwert überschritten wird.

PSI-Messwerte im Vergleich zu vmpressure-Signalen

Da die vmpressure-Signale (die vom Kernel zur Erkennung von Speichermangel generiert und von lmkd verwendet werden) oft zahlreiche Falschmeldungen enthalten, muss lmkd filtern, um festzustellen, ob der Speicher wirklich überlastet ist. Dies führt zu unnötigen lmkd-Aktivierungen und der Verwendung zusätzlicher Rechenressourcen. Durch die Verwendung von PSI-Monitoren wird der Speicherdruck genauer erkannt und der Filteraufwand minimiert.

PSI-Monitore verwenden

Wenn Sie PSI-Monitore anstelle von vmpressure-Ereignissen verwenden möchten, konfigurieren Sie die Property ro.lmk.use_psi. Der Standardwert ist true. PSI ist also der Standardmechanismus zur Erkennung von Speicherdruck für lmkd. Da PSI-Monitore Kernel-Unterstützung erfordern, muss der Kernel die PSI-Backport-Patches enthalten und mit aktivierter PSI-Unterstützung (CONFIG_PSI=y) kompiliert werden.

Nachteile des In-Kernel-LMK-Treibers

Der LMK-Treiber wird unter Android aus verschiedenen Gründen eingestellt, darunter:

• Geräte mit wenig RAM mussten aggressiv optimiert werden und selbst dann war die Leistung bei Arbeitslasten mit einem großen dateibasierten aktiven Pagecache schlecht. Die schlechte Leistung führte zu Seitenflattern und keinen Kills.
• Der LMK-Kerneltreiber basierte auf Grenzwerten für kostenlosen Arbeitsspeicher, ohne dass eine Skalierung basierend auf der Arbeitsspeicherauslastung erfolgte.
• Aufgrund der Starrheit des Designs haben Partner den Treiber oft angepasst, damit er auf ihren Geräten funktioniert.
• Der LMK-Treiber wurde in die Slab-Shrinker-API eingebunden, die nicht für rechenintensive Vorgänge wie das Suchen und Beenden von Zielprozessen konzipiert war. Dadurch wurde der vmscan-Prozess verlangsamt.

Userspace-lmkd

Der Userspace-lmkd implementiert dieselbe Funktionalität wie der In-Kernel-Treiber, verwendet aber vorhandene Kernelmechanismen, um den Speicherdruck zu erkennen und zu schätzen. Dazu gehören die Verwendung von vom Kernel generierten vmpressure-Ereignissen oder PSI-Monitoren (Pressure Stall Information), um Benachrichtigungen über den Arbeitsspeicherdruck zu erhalten, und die Verwendung von Arbeitsspeicher-Cgroup-Funktionen, um die jedem Prozess zugewiesenen Arbeitsspeicherressourcen basierend auf der Prozesswichtigkeit zu begrenzen.

Userspace-lmkd in Android 10 verwenden

Unter Android 9 und höher wird der Userspace-lmkd aktiviert, wenn kein LMK-Treiber im Kernel erkannt wird. Da für den Userspace-lmkd die Unterstützung von Memory-Cgroups durch den Kernel erforderlich ist, muss der Kernel mit den folgenden Konfigurationseinstellungen kompiliert werden:

CONFIG_ANDROID_LOW_MEMORY_KILLER=n
CONFIG_MEMCG=y
CONFIG_MEMCG_SWAP=y

Kill-Strategien

Der Userspace lmkd unterstützt Kill-Strategien, die auf vmpressure-Ereignissen oder PSI-Monitoren, deren Schweregrad und anderen Hinweisen wie der Swap-Auslastung basieren. Die Strategien zum Beenden von Apps unterscheiden sich zwischen Geräten mit wenig Arbeitsspeicher und leistungsstarken Geräten:

• Auf Geräten mit wenig Arbeitsspeicher sollte das System eine höhere Speicherauslastung als normalen Betriebsmodus tolerieren.
• Auf leistungsstarken Geräten sollte Speicherdruck als abnormal angesehen und behoben werden, bevor er sich auf die Gesamtleistung auswirkt.

Sie können die Beendigungsstrategie mit der Property ro.config.low_ram konfigurieren.

Der Userspace-lmkd unterstützt auch einen Legacy-Modus, in dem er Kill-Entscheidungen mit denselben Strategien wie der LMK-Treiber im Kernel trifft (d. h. Schwellenwerte für kostenlosen Arbeitsspeicher und Dateicache). Wenn Sie den alten Modus aktivieren möchten, legen Sie die Eigenschaft ro.lmk.use_minfree_levels auf true fest.

lmkd konfigurieren

Konfigurieren Sie lmkd für ein bestimmtes Gerät mit den folgenden Attributen.

Beispiel für die Gerätekonfiguration:

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 im Userspace in Android 11

In Android 11 wurde die lmkd durch eine neue Beendigungsstrategie verbessert. Bei der Beendigungsstrategie wird ein PSI-Mechanismus zur Erkennung von Arbeitsspeicherbelastung verwendet, der in Android 10 eingeführt wurde. lmkd in Android 11 berücksichtigt die Arbeitsspeicherressourcennutzung und das Thrashing, um Arbeitsspeichermangel und Leistungseinbußen zu verhindern. Diese Strategie ersetzt frühere Strategien und kann sowohl auf leistungsstarken Geräten als auch auf Geräten mit wenig RAM (Android Go) verwendet werden.

Kernel-Anforderungen

Für Android 11-Geräte sind für lmkd die folgenden Kernelfunktionen erforderlich:

• PSI-Patches einfügen und PSI aktivieren (Backports sind in den Android Common Kernels 4.9, 4.14 und 4.19 verfügbar).
• Patches zur Unterstützung von PIDFD einfügen (Backports sind in den Android Common-Kernels 4.9, 4.14 und 4.19 verfügbar).
• Auf Geräten mit wenig Arbeitsspeicher sollten Sie Speicher-Cgroups einbeziehen.

Der Kernel muss mit den folgenden Konfigurationseinstellungen kompiliert werden:

CONFIG_PSI=y

lmkd in Android 11 konfigurieren

Die Strategie zum Beenden von Prozessen im Arbeitsspeicher in Android 11 unterstützt die unten aufgeführten Abstimmungsregler und Standardeinstellungen. Diese Funktionen sind sowohl auf leistungsstarken Geräten als auch auf Geräten mit wenig RAM verfügbar.

Die folgenden alten Abstimmungsoptionen funktionieren auch mit der neuen Strategie zum Beenden von Prozessen.