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AOSP CachedAppOptimizer 冻结方案

背景

Android 一直面临一个核心难题:如何优化进程对有限系统资源(如 CPU、电量)的使用,同时保证用户体验。

当进程进入后台后,它们虽不再贡献用户体验,却仍可能消耗资源。传统的杀后台方案虽然节省资源,但会导致用户抱怨(如影响多任务和启动速度)。如今,随着内存容量提升,进程冻结方案(苹果的墓碑机制)成为更优解——它既能保留后台进程(保障快速启动),又能严格限制其 CPU 和电量消耗。

原生方案开关

Google 在android 11 原生代码开始引入进程冻结方案,可能基于代码不稳定考虑,整个功能默认是关闭的,然后在android 12 重新做了一些修改后,默认是打开状态。

可以通过如下方式打开或者关闭原生进程冻结功能:

方式一 开发者选项 “Suspend execution for cached apps”。 可选项一共有三个, Device default, Enabled 和Disabled,android 11 default 是关闭,android 12 default 默认是打开

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方式二 adb 命令: adb shell settings put global cached_apps_freezer

以上两种方式都需要重启手机生效

原生进程冻结方案框架图

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Framework 上层主要由两个类控制, OomAdjuster 负责计算APP的oom_score_adj,一旦某个APP的adj大于等于CACHED_APP_MIN_ADJ,就会将冻结该进程的工作委托给CachedAppOptimizer去处理,后者跑在独立的线程,然后通过jni层接口调用到cgroup的native层。

cgroup抽象层编译成库libprocessgroup。抽象层通过往cgroup的文件节点写入相应的值,来触发kernel的回调,代码路径system\core\libprocessgroup,具体是往/sys/fs/cgroup///cgroup.freeze 节点写入1冻结,写入0解冻。

最终kernel cgroup机制的freezer控制子系统真正实现了冻结进程的功能,如下所示:

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被冻结的进程,会在freeze_schdule中主动放弃CPU使用权限,将CPU让给当运行队列rq中的下一个任务执行,实现的用户进程的无感冻结。

原生冻结例子

应用A打开到前台,使用完后,退到后台,启动应用B,然后A变成前APP级别,adj变成700,然后再打开应用C,这时如果A没有启动服务或者接受广播之类的,就会变成cached级别应用,那么系统就会设置一个10分钟的超时,如果10分钟的时间内,adj的级别没有变化或者没有小于cached级别,系统就会触发冻结A,如果adj变化为小于cached级别,那么就会取消冻结A

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原生框架流程

相关代码路径

frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/OomAdjuster.java frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/CachedAppOptimizer.java frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_am_CachedAppOptimizer.cpp frameworks/base/core/java/android/os/Process.java frameworks/base/core/jni/android_util_Process.cpp

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原生冻结细节

第一步,检查文件锁"/proc/locks"的状态。这是为了防止冻结进程持有文件锁引起死锁。考虑到一些特殊场景下,进程在被冻结的过程中拿住了文件锁,冻结成功后还会再检查一次,发现持有锁就立刻解冻。

第二步,freeze binder,先是处理当前待处理的binder通信请求,如果进程需要处理的binder请求过多导致在100ms内无法完成,则重新在10分钟后再次进行冻结流程。如果该过程在100ms内成功,后面禁掉该进程对同步binder请求的接收和处理,以及对异步binder请求的处理。

第三步,setProcessFrozen,调用抽象层提供的API冻结进程。

第四步,再次检查该进程有没有需要处理的binder请求,有则解冻进程,然后在10分钟后再次触发冻结。这个检查是为一些特殊场景下,进程在被冻结的过程中产生了binder请求。

原生方案不足

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