Android 进程管理篇（四）-cpu限制

Posted 2023-04-08

参考技术A 梳理Process进程相关知识点，再继续补充点内容。

Linux系统中对进程的管理无非是从调度策略、优先级以及CPU限制三个角度进行配置与管理，那么android中主要是通过AMS来管理应用程序进程的，是不是也是从这三个方面进行管理的呢？答案是肯定的，那么本篇文章先来看看cpuset负载均衡在AMS中是如何应用的。

cpuset是Linux cgroup子系统，它为cgroup任务分配单独的CPU和内存。单独分配CPU即表明进程可调度cpu范围。cpu按不同的芯片，大小核数目和频率都有差别，大核频率高处理速度相对比小核快，而Android系统实际上还是响应优先于吞吐的交互型系统，因此Android AMS对进程管理于不同优先级的进程在调度cpu限制上会做有一些策略，以保证更好的交互响应。

还是回到AMS中与adj相关的有三个方法，这三个方法值得看一万遍，每一遍都会有新收获：

聚焦到computeOomAdjLocked方法，该方法主要是根据进程的四大组件状态决定当前进程的adj优先级。

以TOP_APP为例，这里ProcessRecord 的curSchedGroup属性对应的是cup调度组，而在后续applyOomAdjLocked中会执行Process的setProcessGroup方法。

调用Process的setProcessGroup方法

setProcessGroup是个native方法，并且这里分了若干类型的group，这里看top app优先级是最高的。接着jni到native

这里直接调用sched_policy.cpp的set_cpuset_policy，并传入对应的pid和SchedPolicy

这里主要就是通过policy对应具体的fd句柄，然后通过add_tid_to_cgroup()写cpuset对应节点。这里要注意，如果cpusets_enabled为false的话，会走set_sched_policy，这部分下篇会讲到。
看看对应的fd是什么：

那我们来看看对应节点是什么内容：

然后看看对应的cpuset配置：

显然，top app 满核随便跑，foreground跑在除了3这个核以外的所有核上, 而background只能跑在小核上。

不同芯片平台配置会有差别。

linux cgroup机制

参考技术A Cgroup是control group的缩写，是Linux内核提供的一种用于限制，记录，隔离进程组所使用物理资源（cpu，memory，io等）的机制。

cgroup提供了一系列的功能用于对Linux系统资源进行管理和限制，主要功能包括如下

1：限制进程组可以使用的资源数量，例如进程组对内存的使用上限。

2：进程组的执行优先级限制。

3：记录进程组所使用的资源数量，例如进程组所使用的cpu时间。

4：进程组隔离的能力。

在cgroup中有一些基本定义或概念

1：Task，理解为系统中需要被控制的进程。

2：Subsystem，可以被控制的资源系统，例如cpu，IO，内存等。

3：Cgroup，按照某种控制标准而划分而成的控制族。

4：hierarchy，Cgroup可以组织成树状结构，子节点继承父节点的控制标准。

在系统中创建新的hierarchy时，系统中的所有任务都属于该层级的默认cgroup（root group）的成员。

一个子系统只能附加到一个层级上。

一个层级可以附加多个子系统。

一个任务可以是cgroup的成员，但这些cgroup必须在不同的hierarchy中。

任务创建的子任务（进程），子进程自动成为父进程cgroup的成员。

关系图如下：

blkio -- 这个子系统为块设备设定输入/输出限制，比如物理设备（磁盘，固态硬盘，USB 等等）。

cpu -- 这个子系统使用调度程序提供对 CPU 的 cgroup 任务访问。

cpuacct -- 这个子系统自动生成 cgroup 中任务所使用的 CPU 报告。

cpuset -- 这个子系统为 cgroup 中的任务分配独立 CPU（在多核系统）和内存节点。

devices -- 这个子系统可允许或者拒绝 cgroup 中的任务访问设备。

freezer -- 这个子系统挂起或者恢复 cgroup 中的任务。

memory -- 这个子系统设定 cgroup 中任务使用的内存限制，并自动生成由那些任务使用的内存资源报告。

net_cls -- 这个子系统使用等级识别符（classid）标记网络数据包，可允许 Linux 流量控制程序（tc）识别从具体 cgroup 中生成的数据包。

ns -- 名称空间子系统。

Linux系统中最多可以建12棵cgroup层级树（每棵树关联一个子系统），也可以最少建一颗cgroup层级树（关联所有12个控制子系统）

可以通过mount命令完成

1.挂载一颗和所有subsystem关联的cgroup树到/sys/fs/cgroup

mount -t cgroup

xxx /sys/fs/cgroup

2.挂载一颗和cpuset

subsystem关联的cgroup树到/sys/fs/cgroup/cpuset

mkdir

/sys/fs/cgroup/cpuset

mount -t cgroup -o

cpuset xxx /sys/fs/cgroup/cpuset

3.挂载一颗与cpu和cpuacct

subsystem关联的cgroup树到/sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct

mkdir

/sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct

mount -t cgroup -o

cpu,cpuacct xxx /sys/fs/cgroup/cpu,cpuacct

4.挂载一棵cgroup树，但不关联任何subsystem

mkdir

/sys/fs/cgroup/systemd

mount -t cgroup -o

none,name=systemd xxx /sys/fs/cgroup/system

通过mount可以查看到cgroup的默认挂载点

每个目录下，其中的文件描述了如何对资源进行限制。

在每个进程的/proc/$pid/cgroup文件中，描述了进程于cgroup的关系：

第一列描述cgroup的树ID（该ID可以在/proc/cgroups中一一对应）；第二列描述绑定的所有子系统；第三列描述进程在cgroup中的路径。

当我们对某个任务需要进行限制时，不推荐直接在cgroup的各个子系统的root下修改配置，而是在对应的层级下建立单独的控制节点。

例如如下，在cpu目录下建立我们自己的子目录：

进入我们创建的子目录后，会看到系统已经创建好了资源控制文件，此时只需要修改这些配置文件满足要求既可以。

要控制我们的进程，只需要将进程ID添加到tasks配置文件中即可以。