Low Memory Killer(低内存管理)
对于PC来说，内存是至关重要。如果某个程序发生了内存泄漏，那么一般情况下系统就会将其进程Kill掉。Linux中使用一种名称为OOM(Out Of Memory，内存不足)的机制来完成这个任务，该机制会在系统内存不足的情况下，选择一个进程并将其Kill掉。Android则使用了一个新的机制——Low Memory Killer来完成同样的任务。下面首先来看看Low Memory Killer机制的原理以及它是如何选择将被Kill的进程的。
1.Low Memory Killer的原理和机制
Low Memory Killer在用户空间中指定了一组内存临界值，当其中的某个值与进程描述中的oom_adj值在同一范围时，该进程将被Kill掉。通常，在“/sys/module/lowmemorykiller / parameters/adj”中指定oom_adj的最小值，在“/sys/module/lowmemorykiller/parameters/minfree”中储存空闲页面的数量，所有的值都用一个逗号将其隔开且以升序排列。比如：把“0,8”写入到/sys/module/lowmemorykiller/parameters/adj中，把“1024,4096”写入到/sys/module/lowmemory- killer/parameters/minfree中，就表示当一个进程的空闲存储空间下降到4096个页面时，oom_adj值为8或者更大的进程会被Kill掉。同理，当一个进程的空闲存储空间下降到1024个页面时，oom_adj值为0或者更大的进程会被Kill掉。我们发现在lowmemorykiller.c中就指定了这样的值，如下所示：
0,
1,
6,
12,
};
static int lowmem_adj_size = 4;
static size_t lowmem_minfree[6] = {
3*512, // 6MB
2*1024, // 8MB
4*1024, // 16MB
16*1024, // 64MB
};
static int lowmem_minfree_size = 4;
这就说明，当一个进程的空闲空间下降到3´512个页面时，oom_adj值为0或者更大的进程会被Kill掉;当一个进程的空闲空间下降到2´1024个页面时，oom_adj值为10或者更大的进程会被Kill掉，依此类推。其实更简明的理解就是满足以下条件的进程将被优先Kill掉：
task_struct->signal_struct->oom_adj越大的越优先被Kill。
占用物理内存最多的那个进程会被优先Kill。
进程描述符中的signal_struct->oom_adj表示当内存短缺时进程被选择并Kill的优先级，取值范围是-17~15。如果是-17，则表示不会被选中，值越大越可能被选中。当某个进程被选中后，内核会发送SIGKILL信号将其Kill掉。
实际上，Low Memory Killer驱动程序会认为被用于缓存的存储空间都要被释放，但是，如果很大一部分缓存存储空间处于被锁定的状态，那么这将是一个非常严重的错误，并且当正常的oom killer被触发之前，进程是不会被Kill掉的。
2.Low Memory Killer的具体实现
在了解了Low Memory Killer的原理之后，我们再来看如何实现这个驱动。Low Memory Killer驱动的实现位于drivers/misc/lowmemorykiller.c。
该驱动的实现非常简单，其初始化与退出操作也是我们到目前为止见过的最简单的，代码如下：
{
register_shrinker(&lowmem_shrinker);
return 0;
}
static void __exit lowmem_exit(void)
{
unregister_shrinker(&lowmem_shrinker);
}
module_init(lowmem_init);
module_exit(lowmem_exit);
在初始化函数lowmem_init中通过register_shrinker注册了一个shrinker为lowmem_shrinker;退出时又调用了函数lowmem_exit，通过unregister_shrinker来卸载被注册的lowmem_shrinker。其中lowmem_shrinker的定义如下：
.shrink = lowmem_shrink,
.seeks = DEFAULT_SEEKS * 16
};
lowmem_shrink是这个驱动的核心实现，当内存不足时就会调用lowmem_shrink方法来Kill掉某些进程。下面来分析其具体实现，实现代码如下：
{
struct task_struct *p;
struct task_struct *selected = NULL;
int rem = 0;
int tasksize;
int i;
int min_adj = OOM_ADJUST_MAX + 1;
int selected_tasksize = 0;
int array_size = ARRAY_SIZE(lowmem_adj);
int other_free = global_page_state(NR_FREE_PAGES);
int other_file = global_page_state(NR_FILE_PAGES);
if(lowmem_adj_size < array_size)
array_size = lowmem_adj_size;
if(lowmem_minfree_size < array_size)
array_size = lowmem_minfree_size;
for(i = 0; i < array_size; i++) {
if (other_free < lowmem_minfree[i] &&
other_file < lowmem_minfree[i]) {
min_adj = lowmem_adj[i];
break;
}
}
if(nr_to_scan > 0)
lowmem_print(3, "lowmem_shrink %d, %x, ofree %d %d, ma %d\n", nr_to_scan,
gfp_mask, other_free, other_file, min_adj);
rem = global_page_state(NR_ACTIVE_ANON) +
global_page_state(NR_ACTIVE_FILE) +
global_page_state(NR_INACTIVE_ANON) +
global_page_state(NR_INACTIVE_FILE);
if (nr_to_scan <= 0 || min_adj == OOM_ADJUST_MAX + 1) {
lowmem_print(5, "lowmem_shrink %d, %x, return %d\n", nr_to_scan, gfp_mask,
rem);
return rem;
}
read_lock(&tasklist_lock);
for_each_process(p) {
if (p->oomkilladj < min_adj || !p->mm)
continue;
tasksize = get_mm_rss(p->mm);
if (tasksize <= 0)
continue;
if (selected) {
if (p->oomkilladj < selected->oomkilladj)
continue;
if (p->oomkilladj == selected->oomkilladj &&
tasksize <= selected_tasksize)
continue;
}
selected = p;
selected_tasksize = tasksize;
lowmem_print(2, "select %d (%s), adj %d, size %d, to kill\n",
p->pid, p->comm, p->oomkilladj, tasksize);
}
if(selected != NULL) {
lowmem_print(1, "send sigkill to %d (%s), adj %d, size %d\n",
selected->pid, selected->comm,
selected->oomkilladj, selected_tasksize);
force_sig(SIGKILL, selected);
rem -= selected_tasksize;
}
lowmem_print(4, "lowmem_shrink %d, %x, return %d\n", nr_to_scan, gfp_mask, rem);
read_unlock(&tasklist_lock);
return rem;
}
可以看出，其中多处用到了global_page_state函数。有很多人找不到这个函数，其实它被定义在了linux/vmstat.h中，其参数使用zone_stat_item枚举，被定义在linux/mmzone.h中，具体代码如下：
NR_FREE_PAGES,
NR_LRU_BASE,
NR_INACTIVE_ANON = NR_LRU_BASE,
NR_ACTIVE_ANON,
NR_INACTIVE_FILE,
NR_ACTIVE_FILE,
#ifdef CONFIG_UNEVICTABLE_LRU
NR_UNEVICTABLE,
NR_MLOCK,
#else
NR_UNEVICTABLE = NR_ACTIVE_FILE, /* 避免编译错误*/
NR_MLOCK = NR_ACTIVE_FILE,
#endif
NR_ANON_PAGES, /* 匿名映射页面*/
NR_FILE_MAPPED, /*映射页面*/
NR_FILE_PAGES,
NR_FILE_DIRTY,
NR_WRITEBACK,
NR_SLAB_RECLAIMABLE,
NR_SLAB_UNRECLAIMABLE,
NR_PAGETABLE,
NR_UNSTABLE_NFS,
NR_BOUNCE,
NR_VMSCAN_WRITE,
NR_WRITEBACK_TEMP, /* 使用临时缓冲区*/
#ifdef CONFIG_NUMA
NUMA_HIT, /* 在预定节点上分配*/
NUMA_MISS, /* 在非预定节点上分配*/
NUMA_FOREIGN,
NUMA_INTERLEAVE_HIT,
NUMA_LOCAL, /* 从本地页面分配*/
NUMA_OTHER, /* 从其他节点分配 */
#endif
NR_VM_ZONE_STAT_ITEMS };
再回过头来看owmem_shrink函数，首先确定我们所定义的lowmem_adj和lowmem_minfree数组的大小(元素个数)是否一致，如果不一致则以最小的为基准。因为我们需要通过比较lowmem_minfree中的空闲储存空间的值，以确定最小min_adj值(当满足其条件时，通过其数组索引来寻找lowmem_adj中对应元素的值);之后检测min_adj的值是否是初始值“OOM_ADJUST_MAX + 1”，如果是，则表示没有满足条件的min_adj值，否则进入下一步;然后使用循环对每一个进程块进行判断，通过min_adj来寻找满足条件的具体进程(主要包括对oomkilladj和task_struct进行判断);最后，对找到的进程进行NULL判断，通过“force_sig(SIGKILL, selected)”发送一条SIGKILL信号到内核，Kill掉被选中的“selected”进程。
关于Low Memory Killer的分析就到这里，在了解了其机制和原理之后，我们发现它的实现非常简单，与标准的Linux OOM机制类似，只是实现方式稍有不同。标准Linux的OOM Killer机制在mm/oom_kill.c中实现，且会被__alloc_pages_may_oom调用(在分配内存时，即mm/page_alloc.c中)。oom_kill.c最主要的一个函数是out_of_memory，它选择一个bad进程Kill，Kill的方法同样是通过发送SIGKILL信号。在out_of_memory中通过调用select_bad_process来选择一个进程Kill，选择的依据在badness函数中实现，基于多个标准来给每个进程评分，评分最高的被选中并Kill。一般而言，占用内存越多，oom_adj就越大，也就越有可能被选中。
