Cgroup 抽象層

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Android 10 以上版本會使用控制群組 (cgroup) 抽象層，並搭配任務設定檔，開發人員可用來描述要套用至執行緒或程序的一組 (或多組) 限制。系統會依照工作設定檔的規定動作，選取一或多個適當的 cgroup，並透過這些 cgroup 套用限制，進而變更基礎 cgroup 功能集，而不會影響較高層級的軟體層。

關於 cgroups

Cgroup 提供一種機制，可將一組工作 (包含程序、執行緒和所有未來子項) 匯總及分割為具有特殊行為的階層群組。Android 會使用 cgroups 控管並計算系統資源，例如 CPU 和記憶體用量與分配，並支援 Linux 核心 cgroups v1 和 cgroups v2。

Android 9 以下版本

在 Android 9 以下版本中，init.rc 初始化指令碼包含可用的 cgroups 集合、掛載點和版本。雖然這些項目可以變更，但 Android 架構會根據指令碼，預期特定位置會存在特定的 cgroup 組合，且具有特定版本和子群組階層。這會限制選擇下一個要使用的 cgroup 版本，或變更 cgroup 階層以使用新功能的功能。

Android 10 以上版本

Android 10 以上版本會使用具有工作資料夾的 cgroup：

• 群組設定。開發人員會在 cgroups.json 檔案中說明 cgroup 設定，以定義 cgroup 組合、其掛載位置和屬性。所有 cgroup 會在初始化程序的早期初始化階段掛載。
• 工作設定檔。這些抽象類別可將所需功能與其實作細節分開。Android 架構會將 task_profiles.json 檔案中所述的工作設定檔，套用至使用 SetTaskProfiles 和 SetProcessProfiles API 的程序或執行緒。(這些 API 僅適用於 Android 11 以上版本)。

為了提供回溯相容性，舊版函式 set_cpuset_policy、set_sched_policy 和 get_sched_policy 提供相同的 API 和功能，但已修改其實作方式，以便使用工作設定檔。針對新用途，AOSP 建議使用新的任務設定檔 API，而非舊版 set_sched_policy 函式。

Cgroups 說明檔案

在 <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/ 底下的 cgroups.json 檔案中，會說明 C 群組。每個控制器都會在子區段中說明，且必須至少包含下列項目：

• 名稱，由「Controller」欄位定義。
• 掛接路徑，由「Path」欄位定義。
• Mode、UID (使用者 ID) 和 GID (群組 ID)，描述此路徑下檔案的擁有者和存取模式 (皆為選用項目)。
• 選用屬性，設為 true 可讓系統忽略因核心不支援的 cgroup 控制器所導致的掛載錯誤。

cgroups.json 檔案範例

以下範例說明瞭 cgroup v1 (Cgroups) 和 cgroup v2 (Cgroups2) 控制器及其路徑的說明。

{
  "Cgroups": [
    {
      "Controller": "cpu",
      "Path": "/dev/cpuctl",
      "Mode": "0755",
      "UID": "system",
      "GID": "system"
    },
    {
      "Controller": "memory",
      "Path": "/dev/memcg",
      "Mode": "0700",
      "Optional": true
    }
  ],
 "Cgroups2": {
   "Path": "/sys/fs/cgroup",
   "Mode": "0755",
   "UID": "system",
   "GID": "system",
   "Controllers": [
     {
       "Controller": "freezer",
       "Path": ".",
       "Mode": "0755",
       "UID": "system",
       "GID": "system"
     }
   ]
 }
}

這個範例檔案包含兩個部分：Cgroups (描述 cgroup v1 控制器) 和 Cgroups2 (描述 cgroup v2 控制器)。cgroups v2 階層中的所有控制器都會掛接至相同位置。因此，Cgroups2 區段會自有Path、Mode、UID 和 GID 屬性，用來描述階層根目錄的位置和屬性。Cgroups2 底下「Controllers」的「Path」屬性會相對於該根路徑。在 Android 12 以上版本中，您可以定義 cgroup 控制器，並將路徑和模式指定為 "Optional"，方法是將其設為 true。

系統會在初始化階段初期，將 cgroups.json 檔案解析為初始化程序的一部分，並在指定位置掛載 cgroups。如要日後取得 cgroup 掛載位置，請使用 CgroupGetControllerPath API 函式。

工作設定檔檔案

task_profiles.json 檔案位於 <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/ 下方。可用於描述要套用至程序或執行緒的特定動作組合。一組動作會與設定檔名稱建立關聯，並用於 SetTaskProfiles 和 SetProcessProfiles 呼叫，以便叫用設定檔動作。

範例 task_profiles.json 檔案

{
  "Attributes": [
    {
      "Name": "MemSoftLimit",
      "Controller": "memory",
      "File": "memory.soft_limit_in_bytes"
    },
    {
      "Name": "MemSwappiness",
      "Controller": "memory",
      "File": "memory.swappiness"
    }
  ],
  "Profiles": [
    {
      "Name": "MaxPerformance",
      "Actions" : [
        {
          "Name" : "JoinCgroup",
          "Params" :
          {
            "Controller": "schedtune",
            "Path": "top-app"
          }
        }
      ]
    },
    {
      "Name": "TimerSlackHigh",
      "Actions" : [
        {
          "Name" : "SetTimerSlack",
          "Params" :
          {
            "Slack": "40000000"
          }
        }
      ]
    },
    {
      "Name": "LowMemoryUsage",
      "Actions" : [
        {
          "Name" : "SetAttribute",
          "Params" :
          {
            "Name" : "MemSoftLimit",
            "Value" : "16MB"
          }
        },
        {
          "Name" : "SetAttribute",
          "Params" :
          {
            "Name" : "MemSwappiness",
            "Value" : "150"

          }
        }
      ]
    }
  ]
  "AggregateProfiles": [
     {
       "Name": "SCHED_SP_DEFAULT",
       "Profiles": [ "TimerSlackHigh", "MaxPerformance" ]
     },
     {
       "Name": "SCHED_SP_BACKGROUND",
       "Profiles": [ "LowMemoryUsage" ]
     }
}

為特定 cgroup 檔案指派名稱，做為「Attributes」清單中的項目。每個項目都包含下列項目：

• 「名稱」欄位會指定屬性名稱。
• 「Controller」欄位會根據名稱參照 cgroups.json 檔案中的 cgroup 控制器。
• 「File」欄位會命名此控制器下的特定檔案。

屬性是工作設定檔定義中的參照項目。除了工作資料夾外，只有在架構需要直接存取這些檔案，且無法使用工作資料夾抽象化存取權時，才使用工作資料夾。在所有其他情況下，請使用工作設定檔，因為這類設定檔可在必要行為與其實作細節之間提供更佳的解耦。

「Profiles」部分包含工作資料夾定義，其中包含以下內容：

• 「Name」欄位定義設定檔名稱。

• 「動作」部分會列出套用設定檔時執行的一組動作。每個動作都包含以下項目：

  • 「Name」欄位會指定動作。
  • 「Params」部分會指定一組操作參數。

支援的動作列於下表：

Android 12 以上版本提供「AggregateProfiles」區段，其中包含匯總設定檔，每個匯總設定檔都是一或多個設定檔的別名。匯總設定檔定義包含下列項目：

• 「Name」欄位會指定匯總設定檔的名稱。
• 「Profiles」欄位會列出匯總設定檔中包含的設定檔名稱。

套用匯總設定檔時，系統也會自動套用所有包含的設定檔。匯總設定檔可包含個別設定檔或其他匯總設定檔，但不得有遞迴 (包含自身的設定檔)。

task_profiles init language 指令

在 Android 初始化語言中，Android 12 以上版本提供 task_profiles 指令，可協助啟用特定程序的工作設定檔。這個指令取代了 writepid 指令 (已在 Android 12 中淘汰)，後者用於在 cgroup 之間遷移程序。task_profiles 指令可彈性地變更基礎實作項目，且不會影響上層。在下列範例中，這兩個指令實際上執行相同的作業：

• writepid /dev/cpuctl/top-app/tasks

  已在 Android 12 中淘汰，這個屬性用於將目前工作階段的 PID 寫入 /dev/cpuctl/top-app/tasks 檔案。

• task_profiles MaxPerformance

  將目前程序加入「cpu」控制器 (cpuctl) 下的頂層應用程式群組，這會導致將程序的 PID 寫入 dev/cpuctl/top-app/tasks。

在 Android 12 以上版本中，請一律使用 task_profiles 指令來遷移 cgroup 階層中的任務。此方法可接受一或多個參數，代表 task_profiles.json 檔案中指定的設定檔名稱。

依 API 級別工作資料夾

在 Android 12 以上版本中，您可以修改或覆寫預設 cgroups.json 和 task_profiles.json 檔案中的定義，方法是根據 Android API 級別進行變更，或從供應商分區進行變更。

如要覆寫依 API 級別的定義，裝置上必須提供下列檔案：

• /system/etc/task_profiles/cgroups_<API level>.json

  請將此值用於特定 API 級別的 cgroup。

• /system/etc/task_profiles/task_profiles_<API level>.json

  請將此值用於 API 級別專屬的設定檔。

如要覆寫供應商分割區的定義，裝置上必須有下列檔案：

• /vendor/etc/cgroups.json
• /vendor/etc/task_profiles.json

如果這些檔案中的屬性或設定檔定義與預設檔案中的名稱相同，則檔案 (API 級別或供應商級別) 定義會覆寫先前的定義。請注意，供應商層級定義會覆寫 API 層級定義。如果新定義有新名稱，則一組屬性或設定檔會採用新定義。

Android 系統會依照以下順序載入 cgroup 和 task_profile 檔案：

1. 預設的 cgroups.json 和 task_profiles.json 檔案。
2. API 級別專屬檔案 (如有)。
3. 供應商分區檔案 (如有)。

現有 API 的變更

Android 10 以上版本會保留 set_cpuset_policy、set_sched_policy 和 get_sched_policy 函式，且不會變更 API。不過，Android 10 會將這些函式移至 libprocessgroup，後者現在包含所有 cgroup 相關功能。

雖然 cutils/sched_policy.h 標頭仍存在，但為了避免中斷現有程式碼，請確保新程式碼包含新的 processgroup/sched_policy.h 標頭。

使用任何這些函式的模組，應在其 Makefile 中加入對 libprocessgroup 程式庫的依附元件。如果模組未使用任何其他 libcutils 功能，請從 makefile 中移除 libcutils 程式庫依附元件。

工作設定檔 API

processgroup/processgroup.h 中的私人 API 已在下表中定義：