Killer-Daemon mit wenig Arbeitsspeicher

Der Android-Prozess für den Killer-Daemon mit wenig Arbeitsspeicher (lmkd) überwacht den Arbeitsspeicherstatus eines laufenden Android-Systems und reagiert auf hohe Arbeitsspeicherauslastung, indem er die am wenigsten wichtigen Prozesse beendet, um die Leistung des Systems auf einem akzeptablen Niveau zu halten.

Arbeitsspeicherdruck

Bei einem Android-System, auf dem mehrere Prozesse parallel ausgeführt werden, kann es vorkommen, dass der Systemspeicher aufgebraucht ist und Prozesse, die mehr Speicher benötigen, merkliche Verzögerungen aufweisen. Bei Speicherdruck, einem Zustand, in dem dem System nicht genügend Arbeitsspeicher zur Verfügung steht, muss Android Speicher freigeben, um den Druck zu verringern. Dazu werden unwichtige Prozesse gedrosselt oder beendet und Prozesse aufgefordert, nicht kritische Ressourcen im Cache freizugeben.

Bisher wurde der Systemspeicherbedarf unter Android mit einem Low Memory Killer (LMK)-Treiber im Kernel überwacht. Dies ist ein starrer Mechanismus, der auf hartcodierten Werten basiert. Ab Kernel 4.12 wurde der LMK-Treiber aus dem Upstream-Kernel entfernt und der Userspace lmkd führt die Arbeitsspeicherüberwachung und das Beenden von Prozessen aus.

Informationen zum Druckabfall

Android 10 und höher unterstützen einen neuen lmkd-Modus, bei dem PSI-Monitore (Kernel Pressure Stall Information) zur Erkennung von Arbeitsspeichermangel verwendet werden. Das PSI-Patchset im Upstream-Kernel (zurückportiert zu 4.9- und 4.14-Kerneln) misst, wie lange Aufgaben aufgrund von Speichermangel verzögert werden. Da sich diese Verzögerungen direkt auf die Nutzerfreundlichkeit auswirken, sind sie ein praktischer Messwert, um die Schwere des Speicherdrucks zu bestimmen. Der Upstream-Kernel enthält auch PSI-Monitore, mit denen privilegierte Prozesse im Userspace (z. B. lmkd) Grenzwerte für diese Verzögerungen festlegen und Ereignisse vom Kernel abonnieren können, wenn ein Grenzwert überschritten wird.

PSI-Monitore im Vergleich zu vmpressure-Signalen

Da die vmpressure-Signale (die vom Kernel zur Erkennung von Speicherauslastung generiert und von lmkd verwendet werden) häufig zahlreiche falsch positive Meldungen enthalten, muss lmkd eine Filterung vornehmen, um festzustellen, ob der Speicher unter echter Auslastung steht. Dies führt zu unnötigen lmkd-Aufweckvorgängen und zur Verwendung zusätzlicher Rechenressourcen. Die Verwendung von PSI-Monitoring führt zu einer genaueren Erkennung der Speicherauslastung und minimiert den Filteraufwand.

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-Monitore sind dann der Standardmechanismus zur Erkennung von Speichermangel für lmkd. Da PSI-Monitore eine Kernel-Unterstützung erfordern, muss der Kernel die PSI-Backport-Patches enthalten und mit aktivierter PSI-Unterstützung kompiliert werden (CONFIG_PSI=y).

Nachteile eines LMK-Treibers im Kernel

Android stellt den LMK-Treiber aufgrund einer Reihe von Problemen ein, darunter:

• Geräte mit wenig RAM mussten aggressiv optimiert werden und hatten selbst dann bei Arbeitslasten mit großem dateibasierten aktiven Auslagerungsbereich eine schlechte Leistung. Die schlechte Leistung führte zu Auslastungsspitzen und keinen Kills.
• Der LMK-Kerneltreiber beruhte auf Limits des kostenlosen Speichers, ohne eine Skalierung basierend auf der Speicherauslastung.
• Aufgrund der Starrheit des Designs haben Partner den Treiber oft so angepasst, dass er auf ihren Geräten funktioniert.
• Der LMK-Treiber wurde in die Slab Slab Shrinker API eingebunden, die nicht für aufwendige Vorgänge wie die Suche nach Zielen und das Löschen von Zielen entwickelt wurde, wodurch der vmscan-Prozess verlangsamt wurde.

Userspace lmkd

Der Userspace lmkd implementiert die gleichen Funktionen wie der In-Kernel-Treiber, nutzt jedoch vorhandene Kernel-Mechanismen, um die Speicherauslastung zu erkennen und zu schätzen. Dazu gehören die Verwendung von kernelgenerierten vmpressure-Ereignissen oder PSI-Monitoren (Pressure Stall Information), um Benachrichtigungen über den Arbeitsspeicherdruck zu erhalten, und die Verwendung von Arbeitsspeicher-Cgroup-Funktionen, um die Arbeitsspeicherressourcen, die jedem Prozess zugewiesen werden, basierend auf der Prozessbedeutung zu begrenzen.

Userspace-lmkd unter Android 10 verwenden

Unter Android 9 und höher wird der Nutzerbereich lmkd aktiviert, wenn kein LMK-Treiber im Kernel erkannt wird. Da der Userspace lmkd Kernelunterstützung für Speicher-Cgroups erfordert, muss der Kernel mit den folgenden Konfigurationseinstellungen kompiliert werden:

CONFIG_ANDROID_LOW_MEMORY_KILLER=n
CONFIG_MEMCG=y
CONFIG_MEMCG_SWAP=y

Strategien beenden

Der Userspace lmkd unterstützt Kill-Strategien, die auf vmpressure-Ereignissen oder PSI-Monitoren, ihrer Schwere und anderen Hinweisen wie der Auslastung des Auslagerungsbereichs basieren. Die Kill-Strategien unterscheiden sich zwischen Geräten mit wenig Arbeitsspeicher und Geräten mit hoher Leistung:

• Auf Geräten mit wenig Arbeitsspeicher sollte das System eine höhere Speicherauslastung als normalen Betriebsmodus tolerieren.
• Auf Hochleistungsgeräten sollte eine hohe Speicherauslastung als anormal betrachtet und behoben werden, bevor sie sich auf die Gesamtleistung auswirkt.

Sie können die Kill-Strategie mit der Property ro.config.low_ram konfigurieren. Weitere Informationen finden Sie unter Konfiguration mit wenig RAM.

Userspace lmkd unterstützt auch einen Legacy-Modus, in dem Tötungsentscheidungen mit denselben Strategien wie der LMK-Treiber im Kernel getroffen werden (d. h. Grenzwerte für kostenlosen Arbeitsspeicher und Dateicache). Wenn Sie den alten Modus aktivieren möchten, legen Sie für die Property ro.lmk.use_minfree_levels den Wert true fest.

lmkd konfigurieren

Konfigurieren Sie lmkd mithilfe der folgenden Eigenschaften für ein bestimmtes Gerät.

Beispiel für eine 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

Userspace-lmkd in Android 11

In Android 11 wurde die lmkd durch eine neue Beendigungsstrategie verbessert. Die Beendigungsstrategie verwendet einen PSI-Mechanismus zur Erkennung von Arbeitsspeichermangel, der in Android 10 eingeführt wurde. lmkd in Android 11 berücksichtigt die Nutzung von Arbeitsspeicherressourcen und die Auslastung, um einen Speichermangel und eine Leistungsminderung zu vermeiden. Diese Strategie ersetzt vorherige Strategien und kann sowohl auf Hochleistungsgeräten als auch auf Geräten mit wenig RAM (Android Go) verwendet werden.

Kernelanforderungen

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

• Fügen Sie PSI-Patches hinzu und aktivieren Sie PSI (Backports verfügbar in den Android Common Kernels 4.9, 4.14 und 4.19).
• Fügen Sie PIDFD-Unterstützungs-Patches hinzu (Backports verfügbar in den Android Common Kernels 4.9, 4.14 und 4.19).
• Fügen Sie für Geräte mit wenig RAM Speicher-Cgroups hinzu.

Der Kernel muss mit den folgenden Konfigurationseinstellungen kompiliert werden:

CONFIG_PSI=y

lmkd in Android 11 konfigurieren

Die Strategie zum Löschen von Arbeitsspeicher in Android 11 unterstützt die unten aufgeführten Feinabstimmungsregler und Standardeinstellungen. Diese Funktionen funktionieren sowohl auf Geräten mit hoher Leistung als auch auf Geräten mit wenig RAM.

Die folgenden alten Einstellknöpfe funktionieren auch mit der neuen Kill-Strategie.