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巧妇能为少米之炊(2)——幽灵侩子手(LMK)

使用安卓的朋友可能会遇到过这样的问题,就是某个应用正在使用,突然它被关闭了,或者打开某个应用,然后它就退出了,其实这背后就是LMK(Low Memory Killer)在起作用,所有形象地称之为幽灵刽子手。


1.版本平台

2.概念

3.核心结构及调用

4.总结


版本平台


平台:高通MSM8974
安卓版本:4.4
Linux内核版本:3.4.4
文件路径: android\kernel\drivers\staging\android\Lowmemorykiller.c

概念:


前文已经介绍过,LMK是定时扫描系统中的内存,当系统内存少于某个阀门值的时候,就会选择性的去释放一些内存(杀死进程),这就是你看到当前的程序突然退出的原因,可能有人会问,它系统怎么不做的人性化点,检测到我在使用,不要杀我使用的程序啊,去杀别的啊,这个我们后面慢慢道来~~


核心结构及调用


阀门值

LMK杀死内存就是根据阀门值来选择去杀掉哪些进程,我们先看看与阀门值有关的两个数据结构:
static int lowmem_adj[6] = {
	0,
	1,
	6,
	12,
};
static int lowmem_adj_size = 4;
static int lowmem_minfree[6] = {
	3 * 512,	/* 6MB */
	2 * 1024,	/* 8MB */
	4 * 1024,	/* 16MB */
	16 * 1024,	/* 64MB */
};
static int lowmem_minfree_size = 4;
这两个数据结构是仅仅相互关联的,那么他们是怎么相互协作的工作的呢?举个列子:
当前系统空闲内存是63M时,比lowmem_minfree[3]小且大于lowmem_minfree[2],那么当前要杀掉进程的标准的值(每个进程都有一个adj值)就是lowmem_adj[3],也就是说找到所有进程的adj值大于lowmem_adj[3]的进程,然后从他们之中找到adj值最大的杀掉,如果有两个进程的adj一样时,会选择内存占用最多杀掉!数组其他部分以此类推
    Android将进程分为6个等级,foreground(前台进程)、visible(可见进程)、secondary server(次要服务)、hidden(后台进程)、content provider(内容供应节点)、empty(空进程),优先级依次降低,所以可以看到最容易被杀死的就是空进程,最不容易被杀死的就是前台进程,所以当你正在使用着的应用就被无辜杀死的时候,说明此时系统的阀门值已经触底,你是不是开了很多应用?

lowmem_shrink():

LMK示意内核模块的形式注册进内核,在初始化的时候,会初始化注册一个shrink()(关于Linux的shrink的知识这里不赘述),当空闲内存触及到阀门值的时候,就会调用到lowmem_shrink()这个函数,这个函数也就是选择并且杀死进程最核心的操作地方,我们细细来看它的过程和代码:
	   p = find_lock_task_mm(tsk);   /*有mm的thread才能操作*/
		if (!p)
		  continue;
		/*得到task对应的oom_score_adj*/
		oom_score_adj = p->signal->oom_score_adj;
		/*比当前的基本标准小就忽略。*/
		if (oom_score_adj < min_score_adj) {
			task_unlock(p);
			continue;
		}
首先会扫描进程列表,查看当前进程是否有mm,只有有mm的进程才能执行以下操作,如果找到了就获得当前进程的oom_score_adj的值(即进程的adj的值),然后判断当前进程的adj值是不是比基准值小(要找到比基准值大的,且是最大的进程杀死,不要忘记前面刚说过哦~
		/*获得此进程的rss内存占用大小*/
		tasksize = get_mm_rss(p->mm);
		task_unlock(p);
		if (tasksize <= 0)
			continue;
如果找到一个比基准值大的,那么记录它的内存大小,以备后面遇到两个adj值一样大小的进程可以比较谁内存占据的多就杀死谁。
		if (selected) {
			/*如果当前task的oom score比上次小,则不做处理*/
			if (oom_score_adj < selected_oom_score_adj)
				continue;
			/*如果前后两个task的oom score一样,而且此task 占有
<span style="white-space:pre">			</span>内存比上次的task小时,也不做处理。*/
			if (oom_score_adj == selected_oom_score_adj &&
			    tasksize <= selected_tasksize)
				continue;
		}
下面的问题就是最简单的问题,两两比较找到一个链表中adj最大的值,如果adj相同,找到占用内存tasksize最大的值,这样就会选择出要杀死的进程是谁了,接着往下看:
		selected = p;
		selected_tasksize = tasksize;
		selected_oom_score_adj = oom_score_adj;
		lowmem_print(2, "select %d (%s), adj %d, size %d, to kill\n",
			     p->pid, p->comm, oom_score_adj, tasksize);
	}
这段代码就是更新selected的值,以便下一次比较,时刻保持selected中的adj值是最大的,并且它的占用内存是最大的,那当然因为下面我要杀死它释放内存了~~
开始杀了:
	if (selected) {
		lowmem_print(1, "send sigkill to %d (%s), adj %d, size %d\n",
			     selected->pid, selected->comm,
			     selected_oom_score_adj, selected_tasksize);
		lowmem_deathpending_timeout = jiffies + HZ;
		send_sig(SIGKILL, selected, 0); 		/*发送SIGKILL信号杀死进程*/
		set_tsk_thread_flag(selected, TIF_MEMDIE);
		rem -= selected_tasksize;
	}
	lowmem_print(4, "lowmem_shrink %lu, %x, return %d\n",
		     sc->nr_to_scan, sc->gfp_mask, rem);
	rcu_read_unlock();
	return rem;
}
看到了没,最终就是调用了SIGKILL这个信号让Linux内核去杀死进程的,借刀杀人,此法还是极好的。

修改lowmem_adj和lowmem_minfree的值

Android 4.0 以后,改变了4.0以前操作这两个数组的地方,操作这两个数据大小的文件路径:
android\frameworks\base\services\java\com\android\server\am\ProcessList.java
private final int[] mOomAdj = new int[] {
    FOREGROUND_APP_ADJ, VISIBLE_APP_ADJ, PERCEPTIBLE_APP_ADJ,
    BACKUP_APP_ADJ, HIDDEN_APP_MIN_ADJ, HIDDEN_APP_MAX_ADJ
};
   // These are the low-end OOM level limits.  This is appropriate for an
    // HVGA or smaller phone with less than 512MB.  Values are in KB.
    private final long[] mOomMinFreeLow = new long[] {
            8192, 12288, 16384,
            24576, 28672, 32768
    };
    // These are the high-end OOM level limits.  This is appropriate for a
    // 1280x800 or larger screen with around 1GB RAM.  Values are in KB.
    private final long[] mOomMinFreeHigh = new long[] {
            49152, 61440, 73728,
            86016, 98304, 122880
    };
    // The actual OOM killer memory levels we are using.
    private final long[] mOomMinFree = new long[mOomAdj.length];
最终通过某个运算,将oOmMinFreeLow和mOomMinFreeHigh经过运算,最后得出的值存入mOomMinFree中,而如何计算这个值,是根据当前屏幕的分辨率和内存大小来,从英文注释中可以看出。
最后这个值的更新在函数updateOomLevels中,该函数也在ProcessList.java中
        for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
            long low = mOomMinFreeLow[i];
            long high = mOomMinFreeHigh[i];
            mOomMinFree[i] = (long)(low + ((high-low)*scale));
        }
scale的值根据内存和分辨率的情况来确定,它只有两个值要不是0,要不是1,后面还有一些容错运算,然后最后来确定mOomMinFree的值,是不是感觉很繁琐?是的,我也感觉很繁琐!
       for (int i=0; i<mOomAdj.length; i++) {
            if (i > 0) {
                adjString.append(',');
                memString.append(',');
            }
            adjString.append(mOomAdj[i]);
            memString.append((mOomMinFree[i]*1024)/PAGE_SIZE);
        }
。。。。。 //此处省略一些代码
//Slog.i("XXXXXXX", "******************************* MINFREE: " + memString);
        if (write) {
            writeFile("/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj", adjString.toString());
            writeFile("/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree", memString.toString());
            SystemProperties.set("sys.sysctl.extra_free_kbytes", Integer.toString(reserve));
        }
        // GB: 2048,3072,4096,6144,7168,8192
        // HC: 8192,10240,12288,14336,16384,20480
最终,等待更新快结束的时候,它把值写入到系统中,所以可以在节点/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj 和 minfree中查询到当前的阀门值。

总结


说了那么多代码,也许你看的有点枯燥了,下面我们说点实际的,也是我的几点感受总结。

1.系统进程不会被LowmemoryKiller被杀掉,因为重要级别的系统应用的adj的值都被设置为-16,-12这种级别,上层有那么多大于0的进程,它们是很安全的。

2.使用过程中,发现几点,如果内存偏小,比如1GB的内存,那么经常会有进程会被杀死,这就是为什么聊qq的时候,突然来了一条短信,你查看玩短信在回到qq,有时候需要重新载入,有时候直接可以回到退出前的界面,取决于qq有没有被杀死

3.小内存的机子耗电:这个是真的,有些手机优化的不好,会发生这样的情况,有的进程不断被杀死,然后又自己起来了(这种进程很多,有的是注册了服务,只要检测到自己的主体被杀掉,它会适当的时候再启动一个),然后又被杀掉,然后又起来,周而复始,这样手机耗电量就上来了。你也许遇到过也许没有遇到,那就是你的桌面一会正常着,一会又显示正在载入,这就是桌面的重启服务在和lowmemorykiller周旋。

4.为什么安卓那么耗费内存?安卓用的是Java虚拟机,Java程序员的一个很不好的习惯就是内存只开辟,不手动释放,等着系统垃圾回收来释放。安卓用的Linux内核,Linux内核与Windows不同,它的思想就是把物理内存用的越多越好,这样利用率高,与Windows没事别开那么多程序的想法不同的,它有自信可以为用户提供更好的体验。安卓让一些程序开机就启动,是为了让用户点开的之前已经预加载过,点击的时候载入更快,想法是好的,但是对于厂商那些内置的垃圾应用,我又不用它,让它终年占着我的内存是什么情况?谁给解释解释?

5.推荐一个设置阀门值的文章:如何合理设置阀门值

6.买个大内存的手机,至少2GB以上,现在也不贵,2000元左右的,也不贵,买个好点的手机,用起来更加舒畅,心情也好,做事也舒心,不要在1GB的手机上太纠结,活着还是开心好。

7.谷歌说的512M的内存上运行流畅,我先呵呵了,坐等Android One的表现

巧妇能为少米之炊(2)——幽灵侩子手(LMK)