Android 進(jìn)程管理篇(五)-調(diào)度策略與優(yōu)先級

接上篇cpuset熊响,這篇來看看進(jìn)程優(yōu)先級與調(diào)度策略管理旨别。

一、進(jìn)程優(yōu)先級與調(diào)度策略

Linux中汗茄,優(yōu)先級號一共有0-139秸弛,其中0-99的是RT(實(shí)時)進(jìn)程,100-139的是非實(shí)時進(jìn)程洪碳。
數(shù)字越低優(yōu)先級越高递览。

實(shí)時調(diào)度:針對0-99的RT進(jìn)程
  • SCHED_FIFO:不同優(yōu)先級的高的先跑,相同優(yōu)先級的先來先跑瞳腌,一旦占據(jù)CPU就要到跑完為止非迹。
  • SCHED_RR:不同優(yōu)先級的高的先跑,相同優(yōu)先級的時間片輪詢纯趋。
分時調(diào)度:針對100-139的普通進(jìn)程憎兽,他們按nice值 -20 - 19來算優(yōu)先級,越nice優(yōu)先級越低
  • SCHED_NOMAL(SCHED_OTHER):時間片輪詢吵冒,優(yōu)先級越高搶占能力越強(qiáng)纯命,越容易獲得更多時間片。
  • SCHED_BATCH 批處理進(jìn)程痹栖,喚醒不頻繁的使用SCHED_BATCH亿汞,頻繁的適合SCHED_NOMAL。

SCHED_IDLE idle狀態(tài)低優(yōu)先級進(jìn)程調(diào)度

二揪阿、調(diào)度策略與優(yōu)先級設(shè)置
frameworks/base/core/java/android/os/Process.java

public static final int SCHED_OTHER = 0;
public static final int SCHED_FIFO = 1;
public static final int SCHED_RR = 2;
public static final int SCHED_BATCH = 3;
public static final int SCHED_IDLE = 5;

先看Process中調(diào)度策略的劃分疗我,與上面介紹的一樣。

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/ActivityManagerService.java

static boolean scheduleAsRegularPriority(int tid, boolean suppressLogs) {
    try {
        Process.setThreadScheduler(tid, Process.SCHED_OTHER, 0);
        return true;
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        if (!suppressLogs) {
            Slog.w(TAG, "Failed to set scheduling policy, thread does not exist:\n" + e);
        }
    }
    return false;
}
static boolean scheduleAsFifoPriority(int tid, boolean suppressLogs) {
    try {
        Process.setThreadScheduler(tid, Process.SCHED_FIFO | Process.SCHED_RESET_ON_FORK, 1);
        return true;
    } catch (IllegalArgumentException e) {
        if (!suppressLogs) {
            Slog.w(TAG, "Failed to set scheduling policy, thread does not exist:\n" + e);
        }
    }
    return false;
}

首先在AMS中封裝了FIFO和NORMAL的兩個策略南捂,NORMAL好說吴裤,看看FIFO在哪用到

private final boolean applyOomAdjLocked(ProcessRecord app, boolean doingAll, long now,
        long nowElapsed) {
…
setProcessGroup(app.pid, processGroup); //這里上篇文章已經(jīng)講過了
if (app.curSchedGroup == ProcessList.SCHED_GROUP_TOP_APP) {
    // do nothing if we already switched to RT
    if (oldSchedGroup != ProcessList.SCHED_GROUP_TOP_APP) {
        mVrController.onTopProcChangedLocked(app);
//UI渲染使用的fifo,但是mUseFifoUiScheduling條件需要打開:
//if (SystemProperties.getInt("sys.use_fifo_ui", 0) != 0) {
//    mUseFifoUiScheduling = true;
// }
但是getprop看了下溺健,壓根就沒有設(shè)置麦牺,那就是并沒有使用到fifo策略,可能也并沒有什么優(yōu)化效果吧鞭缭。
        if (mUseFifoUiScheduling) {
            // Switch UI pipeline for app to SCHED_FIFO
            app.savedPriority = Process.getThreadPriority(app.pid);
            scheduleAsFifoPriority(app.pid, /* suppressLogs */true);
            if (app.renderThreadTid != 0) {
                scheduleAsFifoPriority(app.renderThreadTid,
                    /* suppressLogs */true);
                if (DEBUG_OOM_ADJ) {
                    Slog.d("UI_FIFO", "Set RenderThread (TID " +
                        app.renderThreadTid + ") to FIFO");
                }
            } else {
                if (DEBUG_OOM_ADJ) {
                    Slog.d("UI_FIFO", "Not setting RenderThread TID");
                }
            }
        } else {//如果不調(diào)整剖膳,那么直接就設(shè)置優(yōu)先級。
            // Boost priority for top app UI and render threads
            setThreadPriority(app.pid, TOP_APP_PRIORITY_BOOST);
            if (app.renderThreadTid != 0) {
                try {
                    setThreadPriority(app.renderThreadTid,
                            TOP_APP_PRIORITY_BOOST);
                } catch (IllegalArgumentException e) {
                    // thread died, ignore
                }
            }
        }
    }
}
...
}

這里Process.setThreadScheduler并沒有太多的應(yīng)用岭辣,我們直接來看優(yōu)先級設(shè)置吧吱晒。else中將top app的UI線程與render線程都設(shè)置為TOP_APP_PRIORITY_BOOST優(yōu)先級,nice值為-10沦童,非常高仑濒。

frameworks/base/core/java/android/os/Process.java

public static final int THREAD_PRIORITY_DEFAULT = 0;
public static final int THREAD_PRIORITY_LOWEST = 19;
public static final int THREAD_PRIORITY_BACKGROUND = 10;
public static final int THREAD_PRIORITY_FOREGROUND = -2;
public static final int THREAD_PRIORITY_DISPLAY = -4;
public static final int THREAD_PRIORITY_URGENT_DISPLAY = -8;
public static final int THREAD_PRIORITY_AUDIO = -16;
public static final int THREAD_PRIORITY_URGENT_AUDIO = -19;
public static final int THREAD_PRIORITY_MORE_FAVORABLE = -1;
public static final int THREAD_PRIORITY_LESS_FAVORABLE = +1;
而TOP_APP_PRIORITY_BOOST=-10 定義在AMS中叹话。
public static final native void setThreadPriority(int priority)
        throws IllegalArgumentException, SecurityException;
setThreadPriority在Process中是native方法,那直接jni進(jìn)去
frameworks/base/core/jni/android_util_Process.cpp
void android_os_Process_setThreadPriority(JNIEnv* env, jobject clazz,
                                              jint pid, jint pri)
{
#if GUARD_THREAD_PRIORITY
    // if we're putting the current thread into the background, check the TLS
    // to make sure this thread isn't guarded.  If it is, raise an exception.
    if (pri >= ANDROID_PRIORITY_BACKGROUND) {
        if (pid == gettid()) {
            void* bgOk = pthread_getspecific(gBgKey);
            if (bgOk == ((void*)0xbaad)) {
                ALOGE("Thread marked fg-only put self in background!");
                jniThrowException(env, "java/lang/SecurityException", "May not put this thread into background");
                return;
            }
        }
    }
#endif
    int rc = androidSetThreadPriority(pid, pri);//設(shè)置thread優(yōu)先級
    if (rc != 0) {
        if (rc == INVALID_OPERATION) {
            signalExceptionForPriorityError(env, errno, pid);
        } else {
            signalExceptionForGroupError(env, errno, pid);
        }
    }
    //ALOGI("Setting priority of %" PRId32 ": %" PRId32 ", getpriority returns %d\n",
    //     pid, pri, getpriority(PRIO_PROCESS, pid));
}

這里主要調(diào)用androidSetThreadPriority方法

system/core/libutils/Threads.cpp

int androidSetThreadPriority(pid_t tid, int pri)
{
    int rc = 0;
    int lasterr = 0;
    //如果priority大于等于BACKGROUND躏精,則設(shè)置為BACKGROUND類型的調(diào)度策略
    if (pri >= ANDROID_PRIORITY_BACKGROUND) {
        rc = set_sched_policy(tid, SP_BACKGROUND);
    //如果priority小于BACKGROUND渣刷,且當(dāng)線程為BACKGROUND類型鹦肿,則設(shè)置為FOREGROUND類型矗烛。
    } else if (getpriority(PRIO_PROCESS, tid) >= ANDROID_PRIORITY_BACKGROUND) {
        rc = set_sched_policy(tid, SP_FOREGROUND);
    }
    if (rc) {
        lasterr = errno;
    }
    if (setpriority(PRIO_PROCESS, tid, pri) < 0) {//這里最終設(shè)置優(yōu)先級
        rc = INVALID_OPERATION;
    } else {
        errno = lasterr;
    }
    return rc;
}

這里通過set_sched_policy來調(diào)整調(diào)度策略,并通過setpriority設(shè)置進(jìn)程優(yōu)先級箩溃。這里不特意區(qū)分進(jìn)程與線程了瞭吃,反正在linux中都是進(jìn)程。

system/core/libcutils/sched_policy.cpp

int set_sched_policy(int tid, SchedPolicy policy)
{
    if (tid == 0) {
        tid = gettid();
    }
    policy = _policy(policy);
    pthread_once(&the_once, __initialize);
#if POLICY_DEBUG
    char statfile[64];
    char statline[1024];
    char thread_name[255];
    snprintf(statfile, sizeof(statfile), "/proc/%d/stat", tid);
    memset(thread_name, 0, sizeof(thread_name));
    int fd = open(statfile, O_RDONLY | O_CLOEXEC);
    if (fd >= 0) {
        int rc = read(fd, statline, 1023);
        close(fd);
        statline[rc] = 0;
        char *p = statline;
        char *q;
        for (p = statline; *p != '('; p++);
        p++;
        for (q = p; *q != ')'; q++);
        strncpy(thread_name, p, (q-p));
    }
    switch (policy) {
    case SP_BACKGROUND:
        SLOGD("vvv tid %d (%s)", tid, thread_name);
        break;
    case SP_FOREGROUND:
    case SP_AUDIO_APP:
    case SP_AUDIO_SYS:
    case SP_TOP_APP:
        SLOGD("^^^ tid %d (%s)", tid, thread_name);
        break;
    case SP_SYSTEM:
        SLOGD("http:/// tid %d (%s)", tid, thread_name);
        break;
    default:
        SLOGD("??? tid %d (%s)", tid, thread_name);
        break;
    }
#endif
    if (schedboost_enabled()) {
        int boost_fd = -1;
        switch (policy) {
        case SP_BACKGROUND:
            boost_fd = bg_schedboost_fd;
            break;
        case SP_FOREGROUND:
        case SP_AUDIO_APP:
        case SP_AUDIO_SYS:
            boost_fd = fg_schedboost_fd;
            break;
        case SP_TOP_APP:
            boost_fd = ta_schedboost_fd;
            break;
        default:
            boost_fd = -1;
            break;
        }
        //add_tid_to_cgroup又繼續(xù)寫節(jié)點(diǎn)
        if (boost_fd > 0 && add_tid_to_cgroup(tid, boost_fd) != 0) {
            if (errno != ESRCH && errno != ENOENT)
                return -errno;
        }
    }
    //timerslack是個睡眠策略涣旨,就是至少要睡這么長時間才能醒來歪架,屬于省電方面的優(yōu)化策略
    if (__sys_supports_timerslack) {
        set_timerslack_ns(tid, policy == SP_BACKGROUND ?
                               TIMER_SLACK_BG : TIMER_SLACK_FG);
    }
    return 0;
}

這里與前面的cpuset非常相似,依然是寫節(jié)點(diǎn)霹陡,節(jié)點(diǎn)前面也提了就是:

            if (schedboost_enabled()) {//這里對應(yīng)的是sched路徑
                filename = "/dev/stune/top-app/tasks";
                ta_schedboost_fd = open(filename, O_WRONLY | O_CLOEXEC);
                filename = "/dev/stune/foreground/tasks";
                fg_schedboost_fd = open(filename, O_WRONLY | O_CLOEXEC);
                filename = "/dev/stune/background/tasks";
                bg_schedboost_fd = open(filename, O_WRONLY | O_CLOEXEC);
            }

那么這里又引入了一個schedtune子系統(tǒng)和蚪,簡單介紹下:
schedtune是ARM/Linaro為了EAS新增的一個子系統(tǒng),主要用來控制進(jìn)程調(diào)度選擇CPU以及boost觸發(fā)烹棉。通過權(quán)重來分配CPU負(fù)載能力來實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)行攒霹。高權(quán)重意味著會享受到更好的cpu負(fù)載來處理對應(yīng)的任務(wù),換句話說你能享受相對更好的cpu運(yùn)行性能浆洗。

簡單梳理下schedtune和不同類型SchedPolicy之間的對應(yīng)關(guān)系:

/dev/stune/top-app/tasks  SP_TOP_APP
/dev/stune/foreground/tasks  SP_FOREGROUND 
/dev/stune/background/tasks  SP_BACKGROUND

看下具體文件夾內(nèi)容:

/dev/stune/top-app # ls -al
total 0
drwxr-xr-x 2 system system 0 1970-05-22 03:35 .
dr-xr-xr-x 7 system system 0 1970-05-22 03:35 ..
-rw-r--r-- 1 root   root   0 2019-08-17 18:06 cgroup.clone_children
-rw-r--r-- 1 root   root   0 2019-08-17 18:06 cgroup.procs
-rw-r--r-- 1 root   root   0 2019-08-17 18:06 notify_on_release
-rw-r--r-- 1 root   root   0 2019-08-12 13:41 schedtune.boost
-rw-r--r-- 1 root   root   0 1970-05-22 03:35 schedtune.colocate
-rw-r--r-- 1 root   root   0 2019-08-12 13:41 schedtune.prefer_idle
-rw-r--r-- 1 root   root   0 1970-05-22 03:35 schedtune.sched_boost_no_override
-rw-rw-r-- 1 system system 0 1970-05-22 03:35 tasks

系統(tǒng)配置:
這里/dev/stune相關(guān)配置只做了這么一個

 # choose idle CPU for top app tasks
echo 1 > /dev/stune/top-app/schedtune.prefer_idle
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