Lapisan abstraksi Cgroup

Android 10 dan yang lebih baru menggunakan lapisan abstraksi grup kontrol (cgroup) dengan profil tugas, yang dapat digunakan developer untuk mendeskripsikan kumpulan (atau kumpulan) batasan yang akan diterapkan ke thread atau proses. Sistem kemudian mengikuti tindakan yang ditentukan dari profil tugas untuk memilih satu atau beberapa cgroup yang sesuai, yang melaluinya pembatasan diterapkan, dan perubahan pada kumpulan fitur cgroup yang mendasarinya dapat dilakukan tanpa memengaruhi lapisan software yang lebih tinggi.

Tentang cgroups

Cgroups menyediakan mekanisme untuk menggabungkan dan mempartisi kumpulan tugas (yang terdiri dari proses, thread, dan semua turunannya di masa mendatang) ke dalam grup hierarkis dengan perilaku khusus. Android menggunakan cgroup untuk mengontrol dan memperhitungkan resource sistem, seperti penggunaan serta alokasi CPU dan memori, dengan dukungan untuk cgroups v1 dan cgroups v2 kernel Linux.

Android 9 dan yang lebih lama

Di Android 9 dan yang lebih lama, skrip inisialisasi init.rc berisi kumpulan cgroups yang tersedia, titik pemasangannya, dan versinya. Meskipun hal ini dapat diubah, framework Android mengharapkan adanya kumpulan cgroup tertentu di lokasi tertentu dengan versi dan hierarki subgrup tertentu, berdasarkan skrip. Hal ini membatasi kemampuan untuk memilih versi cgroup berikutnya yang akan digunakan, atau mengubah hierarki cgroup untuk menggunakan fitur baru.

Android 10 dan yang lebih baru

Android 10 dan yang lebih tinggi menggunakan cgroups dengan profil tugas:

• Penyiapan Cgroup. Developer menjelaskan penyiapan cgroups dalam file cgroups.json mereka untuk menentukan kumpulan cgroups, serta lokasi dan atribut pemasangannya. Semua cgroups dipasang selama tahap awal inisialisasi proses inisialisasi.
• Profil tugas. Hal ini memberikan abstraksi yang memisahkan fungsi yang diperlukan dari detail penerapannya. Framework Android menerapkan profil tugas seperti yang dijelaskan dalam file task_profiles.json ke proses atau thread menggunakan API SetTaskProfiles dan SetProcessProfiles. (API ini unik untuk Android 11 dan yang lebih tinggi.)

Untuk memberikan kompatibilitas mundur, fungsi lama set_cpuset_policy, set_sched_policy, dan get_sched_policy menyediakan API dan fungsi yang sama, tetapi implementasinya telah dimodifikasi untuk menggunakan profil tugas. Untuk kasus penggunaan baru, AOSP merekomendasikan penggunaan API profil tugas baru, bukan fungsi set_sched_policy lama.

Penting: Meskipun Anda dapat memasang cgroups tambahan menggunakan skrip inisialisasi init.rc (kode vendor masih dapat menggunakannya seperti sebelumnya), AOSP sangat tidak menyarankan untuk melakukannya. Sebagai gantinya, Anda harus mendeskripsikan grup dalam file cgroups.json, dan menentukan profil tugas baru dalam file task_profiles.json untuk beroperasi dengan cgroups ini.

File deskripsi Cgroups

Cgroups dijelaskan dalam file cgroups.json yang terletak di bagian <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/. Setiap pengontrol dijelaskan dalam subbagian dan harus memiliki minimal hal berikut:

• Nama, yang ditentukan oleh kolom Controller.
• Jalur pemasangan, yang ditentukan oleh kolom Jalur.
• Mode, UID (ID pengguna), dan GID (ID grup) yang menjelaskan mode pemilik dan akses untuk file pada jalur ini (semua opsional).
• Atribut Opsional, disetel ke true untuk memungkinkan sistem mengabaikan error pemasangan yang disebabkan oleh pengontrol cgroup yang tidak didukung kernel untuk dipasang.

Contoh file cgroups.json

Contoh di bawah menunjukkan deskripsi untuk pengontrol cgroup v1 (Cgroups) dan cgroup v2 (Cgroups2) dengan jalurnya masing-masing.

{
  "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"
     }
   ]
 }
}

File contoh ini berisi dua bagian, Cgroups (menjelaskan pengontrol cgroup v1) dan Cgroups2 (menjelaskan pengontrol cgroup v2). Semua pengontrol dalam hierarki cgroups v2 dipasang di lokasi yang sama. Oleh karena itu, bagian Cgroups2 memiliki atribut Path, Mode, UID, dan GID sendiri untuk mendeskripsikan lokasi dan atribut untuk root hierarki. Atribut Path untuk Controllers di bagian Cgroups2 relatif terhadap jalur root tersebut. Di Android 12 dan yang lebih tinggi, Anda dapat menentukan pengontrol cgroup yang ditentukan dengan jalur dan mode sebagai "Optional" dengan menyetelnya ke true.

File cgroups.json diuraikan sebagai bagian dari proses init, selama tahap awal inisialisasi, dan cgroups dipasang di lokasi yang ditentukan. Untuk mendapatkan lokasi pemasangan cgroup nanti, gunakan fungsi CgroupGetControllerPath API.

File profil tugas

File task_profiles.json terletak di bagian <ANDROID_BUILD_TOP>/system/core/libprocessgroup/profiles/. Gunakan deskripsi tersebut untuk menjelaskan serangkaian tindakan tertentu yang akan diterapkan pada proses atau thread. Kumpulan tindakan dikaitkan dengan nama profil, yang digunakan dalam panggilan SetTaskProfiles dan SetProcessProfiles untuk memanggil tindakan profil.

Contoh file task_profiles.json

{
  "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" ]
     }
}

Catatan: Dalam contoh, profil tugas menyertakan parameter untuk MemSwappiness, yang dijelaskan oleh pengontrol dan dengan nilai tanpa satuan. MemSwappiness adalah ukuran relatif dari keseimbangan antara memori anonim vs. penggunaan memori yang didukung file (0 hingga 200, inklusif). Mendapatkan nilai optimal untuk swappiness bergantung pada beban kerja dan memerlukan eksperimen. Untuk penjelasan lebih mendetail, lihat penjelasan.

Tetapkan nama ke file cgroup tertentu sebagai entri dalam daftar Attributes. Setiap entri berisi hal berikut:

• Kolom Name menentukan nama Atribut.
• Kolom Controller mereferensikan pengontrol cgroup dari file cgroups.json, berdasarkan namanya.
• Kolom File menamai file tertentu di bawah pengontrol ini.

Atribut adalah referensi dalam definisi profil tugas. Di luar profil tugas, gunakan hanya jika framework memerlukan akses langsung ke file tersebut, dan akses tidak dapat diabstraksi menggunakan profil tugas. Dalam semua kasus lainnya, gunakan profil tugas; profil tersebut memberikan pemisahan yang lebih baik antara perilaku yang diperlukan dan detail penerapannya.

Bagian Profil berisi definisi profil tugas dengan hal berikut:

• Kolom Name menentukan nama profil.

• Bagian Tindakan mencantumkan serangkaian tindakan yang dilakukan saat profil diterapkan. Setiap tindakan memiliki hal berikut:

  • Kolom Name menentukan tindakan.
  • Bagian Params menentukan kumpulan parameter untuk tindakan.

Tindakan yang didukung tercantum dalam tabel:

Tindakan	Parameter	Deskripsi
SetTimerSlack	Slack	Timer slack dalam ns
SetAttribute	Name	Nama yang merujuk atribut dari bagian Attributes
	Value	Nilai yang akan ditulis ke file yang diwakili oleh atribut bernama
WriteFile	FilePath	jalur ke file
	Value	nilai yang akan ditulis ke file
JoinCgroup	Controller	Nama pengontrol cgroup dari cgroups.json
	Path	Jalur sub-grup dalam hierarki pengontrol cgroup

Android 12 dan yang lebih baru menampilkan bagian AggregateProfiles yang berisi profil gabungan, yang masing-masing merupakan alias untuk kumpulan satu atau beberapa profil. Definisi profil gabungan terdiri dari hal berikut:

• Kolom Name menentukan nama profil gabungan.
• Kolom Profiles mencantumkan nama profil yang disertakan dalam profil gabungan.

Saat profil gabungan diterapkan, semua profil yang berisi juga diterapkan secara otomatis. Profil gabungan dapat berisi profil individual atau profil gabungan lainnya, selama tidak ada rekursi (profil yang menyertakan dirinya sendiri).

Perintah bahasa init task_profiles

Perintah task_profiles di Android Init Language tersedia untuk Android 12 dan yang lebih baru guna memfasilitasi aktivasi profil tugas untuk proses tertentu. Perintah ini menggantikan perintah writepid (tidak digunakan lagi di Android 12) yang digunakan untuk memigrasikan proses antar-cgroup. Perintah task_profiles memberikan fleksibilitas untuk mengubah implementasi dasar tanpa berpengaruh pada lapisan atas. Pada contoh di bawah, kedua perintah ini secara efektif melakukan operasi yang sama:

• writepid /dev/cpuctl/top-app/tasks

  Tidak digunakan lagi di Android 12. Metode ini digunakan untuk menulis PID tugas saat ini ke dalam file /dev/cpuctl/top-app/tasks.

• task_profiles MaxPerformance

  Menggabungkan proses saat ini ke dalam grup aplikasi teratas di pengontrol "cpu" (cpuctl), yang menghasilkan penulisan PID proses ke dev/cpuctl/top-app/tasks.

Selalu gunakan perintah task_profiles untuk memigrasikan tugas dalam hierarki cgroup di Android 12 dan yang lebih baru. Kode ini menerima satu atau beberapa parameter, yang mewakili nama profil yang ditentukan dalam file task_profiles.json.

Per profil tugas level API

Di Android 12 dan yang lebih tinggi, Anda dapat mengubah atau mengganti definisi dalam file cgroups.json dan task_profiles.json default, baik dengan mendasarkan perubahan pada level API Android, atau membuatnya dari partisi vendor.

Untuk mengganti definisi berdasarkan API level, file berikut harus ada di perangkat:

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

  Gunakan ini untuk cgroups yang spesifik untuk level API.

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

  Gunakan ini untuk profil khusus level API.

Untuk mengganti definisi dari partisi vendor, file berikut harus ada di perangkat:

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

Jika atribut atau definisi profil dalam file ini menggunakan nama yang sama seperti dalam file default, definisi file (tingkat API atau tingkat vendor) akan menggantikan definisi sebelumnya. Perhatikan juga bahwa definisi tingkat vendor menggantikan definisi tingkat API. Jika definisi baru memiliki nama baru, kumpulan atribut atau profil akan diubah dengan definisi yang baru.

Sistem Android memuat file cgroup dan task_profile dalam urutan ini:

1. File cgroups.json dan task_profiles.json default.
2. File khusus API level, jika ada.
3. File partisi vendor, jika ada.

Perubahan pada API yang ada

Android 10 dan yang lebih tinggi mempertahankan fungsi set_cpuset_policy, set_sched_policy, dan get_sched_policy tanpa perubahan pada API. Namun, Android 10 memindahkan fungsi ini ke libprocessgroup, yang sekarang berisi semua fungsi terkait cgroup.

Meskipun header cutils/sched_policy.h masih ada, untuk menghindari kerusakan kode yang ada, pastikan kode baru menyertakan header processgroup/sched_policy.h baru.

Modul yang menggunakan salah satu fungsi ini harus menambahkan dependensi pada library libprocessgroup ke makefile-nya. Jika modul tidak menggunakan fungsi libcutils lainnya, hapus dependensi library libcutils dari makefile.

API profil tugas

API pribadi di processgroup/processgroup.h ditentukan dalam tabel:

Jenis	API dan definisi
bool	SetTaskProfiles(int tid, const std::vector& profiles) Menerapkan profil tugas yang ditentukan dalam profiles ke thread yang ditentukan oleh thread ID (tid) menggunakan parameter tid-nya.
bool	SetProcessProfiles(uid_t uid, pid_t pid, const std::vector& profiles) Menerapkan profil tugas yang ditentukan dalam profiles ke proses yang ditentukan oleh ID pengguna dan prosesnya menggunakan parameter uid dan pid
bool	CgroupGetControllerPath(const std::string& cgroup_name, std::string* path) Menampilkan apakah pengontrol cgroup yang ditentukan oleh cgroup_name ada; jika true, menetapkan variabel path ke root cgroup tersebut
bool	CgroupGetAttributePath(const std::string& attr_name, std::string* path) Menampilkan apakah atribut profil yang ditentukan oleh attr_name ada; jika true, menetapkan variabel path ke jalur file yang terkait dengan atribut profil tersebut.
bool	CgroupGetAttributePathForTask(const std::string& attr_name, int tid, std::string* path) Menampilkan apakah atribut profil yang ditentukan oleh attr_name ada; jika true, menetapkan variabel path ke jalur file yang terkait dengan atribut profil tersebut, dan ke thread yang ditentukan oleh ID thread-nya menggunakan parameter tid.
bool	UsePerAppMemcg() Menampilkan apakah sistem dikonfigurasi untuk menggunakan cgroups memori per aplikasi.