title: 内存规整与直接回收性能边界 chapter: '4.7' status: finalized applicable_versions: Android 10 (API 29) - Android 17 (API 37) last_verified: '2026-08-28' last_verified_against: Android Common Kernel android17-6.18-2026-06_r6 mm/{page_alloc,compaction,vmscan,vmstat}.c, include/trace/events/{compaction,vmscan}.h, Documentation/admin-guide/{sysctl/vm,mm/transhuge}.rst, Documentation/accounting/psi.rst, arch/arm64/configs/gki_defconfig; AOSP android-17.0.0_r1 lmkd, libpsi, CachedAppOptimizer Java/JNI and ComponentCallbacks2; Android Source lmkd/mmd docs; Android Developers memory and ComponentCallbacks2 documentation confidence: medium-high tags:

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内存规整与直接回收性能边界

一次应用卡顿可能同时伴随内核回收线程 kswapd 活跃、内存 PSI 上升、ZRAM 写入和 lmkd 终止进程。它们在时间上相邻，不代表由同一段代码执行，也不代表处理的是同一个问题。

版本边界固定在 Android 17 和对应官方文档：

Android Common Kernel android17-6.18-2026-06_r6，提交 bcbd6575c301ef871ea15e7ac0fc83909e17ef56；
AOSP android-17.0.0_r1 的 lmkd、libpsi、CachedAppOptimizer.java 和 JNI 实现；
Android Source 的 lmkd、mmd 文档，以及 Android Developers 的应用内存与 ComponentCallbacks2 API 文档。

Linux 物理页规整、页面回收、ZRAM 压缩、Android 缓存应用回收（cached app compaction）是四种不同操作。诊断时要先确认事件属于哪一层，再讨论性能影响。

1. 四个容易混淆的机制

机制	解决的问题	核心动作	典型执行者
Linux 物理页规整	空闲页总量可能够，但缺少指定阶数（order）的连续物理页	迁移可移动页，形成更大的伙伴系统空闲块	分配线程或 `kcompactd`
页面回收	可分配页数量不足	丢弃文件页、回写脏页、换出匿名页	分配线程、`kswapd` 等
ZRAM 压缩	匿名页换出后需要保存内容	压缩页面并存入位于 RAM 的块设备	交换空间/ZRAM 路径
Android 缓存应用回收	降低缓存进程的驻留内存	对目标进程执行 `MADV_COLD`、`MADV_PAGEOUT` 或内存控制组回收	`CachedAppOptimizer`

1.1 Linux 物理页规整不会释放业务对象

物理页规整把已占用且可迁移的页搬到别处，再让分散的空闲页按伙伴系统规则合并为连续块。迁移前后，进程看到的虚拟地址与数据内容保持不变。规整会消耗 CPU、内存带宽并更新页表等映射状态，但它的主要目标不是减少进程常驻内存集（RSS）。

1.2 页面回收关注“有多少页可用”

页面回收优先处理能够丢弃或写回的页。干净文件页可以丢弃，后续访问时再从文件读取；匿名脏页没有文件作为后备存储，不能直接丢弃，启用交换空间（swap）时可以换出到 ZRAM 或其他后端。

回收得到多个 order-0 页后，高阶分配仍可能失败，因为这些页的物理位置未必连续。分配器随后可能再尝试物理页规整。

1.3 ZRAM 保存换出的匿名内容

ZRAM 把换出页压缩后保存在 RAM 中。它通过较少的压缩数据占用替代原始页占用，代价是压缩、解压 CPU 时间和内存带宽。

ZRAM 不会把伙伴系统里的离散空闲页自动排列成高阶块。它为匿名页换出提供存放位置；释放出的基础页能否形成连续块，还取决于物理位置、迁移类型和后续规整。

1.4 Android 的“应用规整”是进程页面回收

Android 17 的 CachedAppOptimizer 也使用 compaction 这个名称。其 JNI 实现在 com_android_server_am_CachedAppOptimizer.cpp 中：

私有文件映射使用 MADV_COLD；
匿名私有映射使用 MADV_PAGEOUT；
部分配置可以通过控制组（cgroup）的 memory.reclaim 执行进程级回收。

这套机制针对缓存进程的 RSS，与 mm/compaction.c 中的伙伴系统物理页规整同名而含义不同。在 Perfetto 中看到 Compaction 轨道时，要先确认它来自 Framework 的 ATrace，还是 compaction/mm_compaction_* 内核跟踪点（tracepoint）。

2. order 描述连续物理页数量

伙伴系统分配器（buddy allocator）用 order 表示连续基础页数量的指数：

连续页数 = 2^order
连续字节数 = 2^order × PAGE_SIZE

order-0 是一个基础页，order-1 是两个相邻基础页。高阶分配还要同时满足以下约束：

页数达到要求；
物理地址连续；
内存区域（zone）、非统一内存访问策略（NUMA policy）、CPU 集合和内存水位允许；
页面迁移类型（migratetype）与分配标志能够满足；
页面没有被无法迁移的使用方式长期占住。

大块 malloc() 或 Java 大对象申请的是连续虚拟地址，不等于直接申请同样大小的连续物理页。应用可能在发生缺页时逐个获得 order-0 页。高阶物理页需求更多见于内核对象、透明大页（THP）或大型 folio、连续内存分配器（CMA）以及特定驱动路径。图形和多媒体缓冲区是否要求物理连续，还取决于 IOMMU 是否支持地址重映射、使用的 DMA 堆和驱动实现。

举例说明 order 与页大小的数学关系：

目标	4 KiB 基础页	16 KiB 基础页
order-3 覆盖字节数	32 KiB	128 KiB
2 MiB 连续区域所需 order	order-9	order-7

这个表只换算页数，不表示设备一定使用 2 MiB THP，也不表示某次 2 MiB 虚拟内存申请会进入对应 order 的伙伴系统分配。

3. 规整如何形成连续空闲区

规整从两个方向扫描内存区域：

迁移扫描器寻找可以搬走的已占用页；
空闲页扫描器寻找可作为迁移目标的空闲页。

页迁移成功后，低地址或目标区域中的占用页被移走，分散空闲页便有机会按伙伴系统规则合并。长期固定（pinned）、无法迁移的页，不可移动内核分配和受约束的页块都会降低成功率。

3.1 迁移类型降低长期碎片

页块会按用途区分 MIGRATE_MOVABLE、MIGRATE_RECLAIMABLE、MIGRATE_UNMOVABLE、MIGRATE_CMA 等迁移类型。这样分组可以减少可移动页与不可移动页交错，降低长期外部碎片。

紧急情况下，分配器仍可能退而使用其他迁移类型的空闲块。随着设备运行时间增长、这种回退增多，一个页块（pageblock）中可能混入迁移能力不同的页面，后续高阶规整就更难成功。

3.2 CMA 也可能需要迁移，但入口不同

CMA 为连续内存分配保留适合迁移的区域。CMA 分配或 alloc_contig_range() 可以触发页面隔离和迁移；它不等同于普通伙伴系统高阶分配中的直接规整分支。

分析相机、显示或编解码问题时，应同时确认：

使用的是哪种 DMA heap 或分配器；
IOMMU 是否允许把分散物理页组织成设备可访问的散布-聚集（scatter-gather）列表；
内核日志是否来自 CMA；
/proc/meminfo 是否提供 CmaTotal、CmaFree；
性能轨迹中运行的是目标线程、kcompactd，还是驱动自己的回收线程。

4. Android 17 分配慢路径的真实顺序

现象层面常把慢路径概括成“先回收，再规整”。Android 17 的 __alloc_pages_slowpath() 还有一个关键分支：部分高阶分配会在直接回收（direct reclaim）之前，先尝试直接规整（direct compaction）。两者都在当前请求分配的线程中同步执行。

4.1 第一次规整发生在什么条件下

进入慢路径后，内核先按分配标志唤醒 kswapd，更新标志并再次检查空闲链表（freelist）。仍失败时，满足下列条件的请求会先规整：

调用方允许直接回收；
GFP 分配标志允许规整；
请求属于内核认定成本较高的阶数（costly order），或者是非 MIGRATE_MOVABLE 的高阶分配；
请求不处于允许绕过内存水位的特殊上下文。

这次初始尝试使用 INIT_COMPACT_PRIORITY。某些带 __GFP_NORETRY 的高成本分配在规整被跳过或延后后会直接失败，以避免继续进行代价很高、成功率又不确定的回收。

4.2 常规重试先回收，再规整

如果初始尝试没有返回页面，慢路径进入重试区：

再查空闲链表；
检查调用方是否允许直接回收；
执行 __alloc_pages_direct_reclaim()；
回收后再次分配；
仍失败则执行 __alloc_pages_direct_compact()；
根据 GFP 重试策略、回收进度、规整结果和优先级，决定重试、进入内核 OOM 处理或返回失败。

下面的图只保留和性能诊断相关的控制流：

flowchart TD
    A["fast path 分配失败"] --> B["按 GFP flag 唤醒 kswapd"]
    B --> C["重新检查 freelist"]
    C --> D{"得到页面？"}
    D -- "是" --> Z["返回页面"]
    D -- "否" --> E{"符合初次高阶规整条件？"}
    E -- "是" --> F["初次 direct compaction"]
    F --> G{"得到页面？"}
    G -- "是" --> Z
    G -- "否" --> H["进入 retry 区"]
    E -- "否" --> H
    H --> I["direct reclaim"]
    I --> J{"得到页面？"}
    J -- "是" --> Z
    J -- "否" --> K["direct compaction"]
    K --> L{"得到页面？"}
    L -- "是" --> Z
    L -- "否" --> M{"GFP 与进度允许重试？"}
    M -- "是" --> H
    M -- "否" --> N["按分配策略进入 OOM 处理或返回失败"]

lmkd 没有出现在图中，因为它是独立的用户空间守护进程。内核慢路径可以进入内核 OOM Killer；lmkd 则根据另一组压力证据异步选择要终止的 Android 进程。

4.3 order-0 不走直接规整

Android 17 的入口先检查：

// kernel/common, android17-6.18-2026-06_r6
static struct page *
__alloc_pages_direct_compact(gfp_t gfp_mask, unsigned int order, ...)
{
    if (!order)
        return NULL;

    psi_memstall_enter(&pflags);
    delayacct_compact_start();
    *compact_result = try_to_compact_pages(...);
    psi_memstall_leave(&pflags);
    delayacct_compact_end();
    ...
}

所以 order-0 缺页可以触发直接回收，却不会通过这个入口执行直接规整。应用主线程因普通缺页卡住时，直接回收通常更值得先检查；只有看到 order、GFP 和规整性能轨迹证据后，才应归因到物理页规整。

4.4 直接回收和直接规整都计入 PSI

__alloc_pages_direct_reclaim() 与 __alloc_pages_direct_compact() 都调用 psi_memstall_enter() / psi_memstall_leave()。这表示分配线程在两类同步处理中的停顿时间，都会计入内存压力停顿信息（memory PSI）。

PSI 只能说明任务因内存资源短缺而停顿：

some 表示至少有部分非空闲任务因该资源停顿；
full 表示所有非空闲任务同时停顿。

PSI 本身不区分页面回收、物理页规整、交换空间 I/O 或其他内存压力原因。还要结合内核跟踪点、线程调用栈和 vmstat 继续分类。

5. 外部碎片指数的适用范围

/sys/kernel/debug/extfrag/extfrag_index 按内存节点（node）、内存区域和 order 展示外部碎片指数（external fragmentation index）。内核文档给出的读法是：

-1：只要满足 watermark，分配可以成功；
趋近 0：失败更偏向可用内存不足；
趋近 1000：失败更偏向外部碎片。

在 android17-6.18-2026-06_r6 的 compaction_suitable() 中，内存水位检查先决定该区域是否具备迁移所需的空闲页。只有 order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER 时，代码才进一步使用外部碎片指数和 vm.extfrag_threshold，跳过预期收益偏低的规整：

if (suitable) {
    compact_result = COMPACT_CONTINUE;
    if (order > PAGE_ALLOC_COSTLY_ORDER) {
        int fragindex = fragmentation_index(zone, order);

        if (fragindex >= 0 &&
            fragindex <= sysctl_extfrag_threshold) {
            suitable = false;
            compact_result = COMPACT_NOT_SUITABLE_ZONE;
        }
    }
}

当前内核源码标签的 sysctl 文档写明 extfrag_threshold 默认值为 500；设备的实际值仍应现场读取。该阈值参与高成本阶数的规整适用性判断，即使超过阈值也不保证规整成功。

读取 extfrag_index 需要 CONFIG_DEBUG_FS、CONFIG_COMPACTION 和相应权限，量产设备通常无法直接访问。缺少该指标时，可以用伙伴系统空闲块分布、迁移类型、规整结果和分配 order 建立间接证据，不能仅凭 MemAvailable 宣布存在物理碎片。

6. `kswapd`、`kcompactd` 与分配线程

路径	执行上下文	主要工作	对应用的影响
`kswapd`	每个内存节点的内核线程	后台扫描和回收，尝试恢复内存水位	消耗 CPU、内存带宽，可能带来交换或 I/O
直接回收	当前分配线程	同步调用 `try_to_free_pages()`	增加当前请求的墙钟时间
`kcompactd`	每个内存节点的内核线程	响应高阶请求或主动规整	后台消耗资源，降低部分后续高阶分配失败概率
直接规整	当前高阶分配线程	同步扫描、隔离、迁移页面	增加当前请求的墙钟时间

6.1 `kcompactd` 不只在失败后工作

Android 17 内核仍支持 vm.compaction_proactiveness。该值范围为 0 到 100，当前通用内核源码默认 20。主动规整使用相对于 COMPACTION_HPAGE_ORDER 的外部碎片分数，并按各内存区域占节点的页数加权。阈值由参数换算：

low  = 100 - compaction_proactiveness
high = min(low + min(10, low / 2), 100)

默认值 20 对应 low=80、high=90。节点分数高于 high 时，kcompactd 可以启动主动规整；工作持续到各内存区域的分数接近 low，或遇到锁竞争、没有进展等需要退避的条件。kswapd 正在运行时，主动规整会跳过，避免两类后台内存工作同时争用资源。

参数行为还包括：

0 关闭主动规整；
写入非零值会立即触发一次主动规整；
更高值会降低触发门槛，提高后台规整积极程度；
极端值可能产生过量后台规整和延迟尖峰。

设备厂商可以改变配置和运行值。分析设备时应读取实际 sysctl，不能把通用内核默认值当成所有 Android 17 产品的固定参数。

6.2 三个参数服务不同决策

参数	取值与默认值	作用范围	不能推导的结论
`vm.compaction_proactiveness`	0—100，通用内核默认 20	控制主动规整；0 不会关闭直接规整或分配请求驱动的 `kcompactd`	不能按总内存容量直接套固定值
`vm.extfrag_threshold`	0—1000，默认 500	帮助高成本阶数分配判断更适合规整还是回收	与主动规整的 0—100 分数不是同一个量
`vm.compact_unevictable_allowed`	普通内核默认 1，实时抢占（PREEMPT_RT）内核默认 0	决定规整是否检查不可回收 LRU 上的页	允许迁移不表示锁定在内存中的页访问不会停顿

向 vm.compact_memory 写 1 会手工规整所有内存节点。它适合受控实验，不是日常清理内存的接口。/sys/devices/system/node/node*/compact 还依赖 NUMA、sysfs、权限和产品配置，量产设备未必提供。

6.3 线程状态不能替代调用栈

执行直接回收或直接规整的线程可能：

在 CPU 上运行内核代码；
因调度暂时处于可运行（Runnable）状态；
等待 I/O、锁或其他不可中断条件而处于 D 状态；
在可中断等待中显示为休眠（Sleeping）。

因此，D 状态不是直接回收的必要条件，运行（Running）状态也不代表线程正在执行耗时的业务 Java 代码。需要把调度状态与内核栈、ftrace 事件和 PSI 时间窗口对齐。

7. Android 17：PSI、lmkd 与 mmd 的责任边界

7.1 `lmkd` 消费压力信号并选择进程

Android 10 起，PSI 成为 lmkd 的默认压力监控方式。Android 17 的 init_psi_monitors() 在新策略下把 LOW 级阈值设为 0，MEDIUM 级使用 PSI_SOME 的部分停顿阈值，CRITICAL 级使用 PSI_FULL 的完全停顿阈值；AOSP 默认窗口是 1000 ms，非 low-ram 设备的部分停顿默认值是 70 ms，完全停顿默认值是 700 ms，产品属性仍可覆盖。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-AndroidPSI详解libpsi源码解析116行架起lmkd与内核的桥.md]

不要把 PSI trigger 看成逐次压力回调。Android 17 的 lmkd.cpp 明确把默认 PSI 窗口设为 1000 ms，并说明 monitor 每个窗口最多产生一次事件；事件到达后，lmkd 会在同一窗口内继续轮询内存状态。一次决策刚执行 kill 或 swap 低时，轮询周期使用 10 ms；其他轮询使用 100 ms；如果正在等待进程死亡通知，则暂停轮询。排查时要把 lmkd 日志、/proc/pressure/memory 的 total/avg10 和采样时间对齐，不能用“没有新的 PSI trigger”排除窗口内的继续决策。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-Android高版本LMKD源码解析PSI内存压力监控与查杀全流程.md]

属性与守护进程自身优先级也会影响复现。GET_LMK_PROPERTY 让 persist.device_config.lmkd_native.<name> 覆盖 ro.lmk.<name>；update_props() 读取 PSI 窗口、部分/完全停顿阈值、缓存抖动和交换空间等参数。现代 userspace 路径初始化后，lmkd 还会尝试 mlockall(MCL_CURRENT | MCL_FUTURE | MCL_ONFAULT) 并设置 SCHED_FIFO 优先级 1；失败只记录 warning。这些措施是为了降低 lmkd 自身在内存高压下受回收或调度影响的概率，不表示它能同步解除某个分配线程的直接回收或物理页规整。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-Android高版本LMKD源码解析PSI内存压力监控与查杀全流程.md]

收到事件后，Android 17 的决策代码还会读取或计算：

内存区域水位；
剩余交换空间与交换空间使用率；
文件页缓存的工作集重新缺页（workingset refault）与缓存抖动（thrashing）；
直接回收与 kswapd 回收状态；
PSI memory some/full 统计；
候选进程的 oom_score_adj 和 RSS；
设备属性与厂商事件。

Android 17 源码可以通过内存事件监听器识别直接回收和 kswapd 活动；该能力不可用时，再根据 /proc/vmstat 中 pgscan_direct、pgscan_kswapd 等计数的变化判断。

终止原因包括 DIRECT_RECL_AND_THRASHING、DIRECT_RECL_STUCK、LOW_MEM_AND_SWAP、LOW_MEM_AND_THRASHING 等条件。代码没有把 /proc/vmstat 的 compact_fail（内核枚举 COMPACTFAIL）作为直接终止进程的触发器。

读 bugreport 时，lmkd 的“低内存”不等于 /proc/meminfo 里的 MemAvailable。Android 17 的 meminfo_parse() 解析 MemFree、文件页/匿名页、SwapTotal/SwapFree、CmaFree 等字段；get_lowest_watermark() 用 MemFree - CmaFree 与 calc_zone_watermarks() 汇总出的 max_protection + min/low/high 水位比较，得出 WMARK_HIGH/LOW/MIN。因此，MemAvailable 看起来仍高时，lmkd 仍可能因为马上可分配页贴近水位而把“低内存 + swap/thrashing”等条件纳入候选；反过来，水位没破、swap 充足且 refault 不增长时，PSI 唤醒也可能被判为无需 kill。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-Android高版本LMKD源码解析PSI内存压力监控与查杀全流程.md]

文件页抖动的分子是 workingset_refault_file 的区间增量，分母是上一窗口记录的 nr_inactive_file + nr_active_file；ZRAM 场景下，可用 swap 还会经过 easy_available 和 swap_compression_ratio 约束，而不是直接相信 SwapFree 的名义容量。排查 LMK 与直接回收相邻发生的问题时，应保存同一时间窗口内的 /proc/vmstat、/proc/meminfo、/proc/zoneinfo 和 /proc/pressure/memory，再用增量解释 thrashing、水位和 PSI 是否共同满足同一次查杀条件。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-Android高版本LMKD源码解析PSI内存压力监控与查杀全流程.md]

这给出清晰边界：

规整失败可能增加分配延迟或让高阶请求失败；
同一压力期也可能让 PSI、内存水位、交换空间和缓存抖动条件恶化；
lmkd 根据这些压力状态和进程优先级决定是否终止进程；
规整失败与某次 LMK 之间需要时间和指标证据，不能用相邻发生代替因果证明。

oom_score_adj 决定哪些进程更适合作为候选，但终止原因、最低候选分值、严重停顿和设备厂商策略都会改变选择范围。不能概括成“永远只终止 RSS 最大的缓存应用”。

7.2 `libpsi` 只封装 PSI 触发协议

Android 17 的 libpsi 不决定何时杀进程，也不解释内存压力原因。init_psi_monitor() 以 O_WRONLY | O_CLOEXEC 打开 /proc/pressure/memory、/proc/pressure/io 或 /proc/pressure/cpu，写入 "some|full threshold_us window_us" 后返回同一个 fd；register_psi_monitor() 把这个 fd 以 EPOLLPRI 加入 lmkd 的 epoll，destroy_psi_monitor() 关闭 fd 并让内核销毁对应 trigger。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/libpsi/psi.cpp; system/memory/lmkd/libpsi/include/psi/psi.h; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-AndroidPSI详解libpsi源码解析116行架起lmkd与内核的桥.md]

因此，PSI 在 lmkd 中有两条通道：trigger fd 只负责“何时唤醒”，统计读取由 lmkd.cpp 的 reread_file() 缓存另一个只读 fd 后解析 some/full avg10/avg60/avg300/total。psi_parse_mem() 解析 memory 的 some 与 full 两行，psi_parse_cpu() 只按 some 解析 CPU 压力；把 /proc/pressure/memory 的读数和 trigger 唤醒混成同一个 fd，会误判采集链路。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; system/memory/lmkd/libpsi/psi.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-AndroidPSI详解libpsi源码解析116行架起lmkd与内核的桥.md]

排查“PSI 明明升高但 lmkd 没动作”时，要同时检查三件事：内核是否支持 PSI trigger、写入的 stall 类型与阈值是否满足、事件监听是否等待 EPOLLPRI 而不是普通可读事件。即使 avg10 抬高，也只能说明统计窗口内发生过压力停顿；是否触发 lmkd 决策，还取决于上述 trigger 条件、窗口限速、轮询补盲和后续决策树。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/lmkd.cpp; system/memory/lmkd/libpsi/psi.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-AndroidPSI详解libpsi源码解析116行架起lmkd与内核的桥.md]

7.3 Android 17 的 `mmd` 管理 ZRAM 维护

Android 17 新增内存管理守护进程（memory management daemon，mmd）。官方架构文档把它定位为 ZRAM 配置与持续维护服务，可执行：

ZRAM 重新压缩；
ZRAM 写回；
按进程写回 ZRAM 页面；
按进程预取页面。

这些动作处理已经进入交换空间/ZRAM 的页面及其后续存放方式。它们不执行伙伴系统物理页规整，也不替代 lmkd 的进程选择。

Android 17 的按进程写回还会与 CachedAppOptimizer 协作：缓存进程先经过 Framework 所称的应用规整，等待一段时间后，再由 system_server 通过进程文件描述符 pidfd 请求 mmd 写回该进程的 ZRAM 页面。这里的应用规整仍指 madvise 或内存控制组页面回收。

7.4 三层关系

层	主要问题	Android 17 组件
物理页分配	数量、连续性、内存水位	伙伴系统、页面回收、`mm/compaction.c`
系统压力响应	何时终止哪个进程	PSI + 用户空间 `lmkd`
交换空间后处理	如何维护 ZRAM 中的冷页	`mmd`

它们共享同一台设备的 CPU、物理内存、交换空间和 I/O，所以可能互相影响，但实现职责仍然分开。

8. Perfetto：先确认事件，再解释影响

8.1 推荐的内核事件

下面的 TraceConfig 片段用于观察 Android 17 内核中已经定义的事件。量产设备是否开放这些事件，取决于内核配置、tracefs 权限和 Perfetto 事件白名单。

data_sources {
  config {
    name: "linux.ftrace"
    ftrace_config {
      ftrace_events: "sched/sched_switch"
      ftrace_events: "vmscan/mm_vmscan_kswapd_wake"
      ftrace_events: "vmscan/mm_vmscan_kswapd_sleep"
      ftrace_events: "vmscan/mm_vmscan_direct_reclaim_begin"
      ftrace_events: "vmscan/mm_vmscan_direct_reclaim_end"
      ftrace_events: "compaction/mm_compaction_try_to_compact_pages"
      ftrace_events: "compaction/mm_compaction_begin"
      ftrace_events: "compaction/mm_compaction_end"
      ftrace_events: "compaction/mm_compaction_migratepages"
      ftrace_events: "compaction/mm_compaction_kcompactd_wake"
      ftrace_events: "compaction/mm_compaction_kcompactd_sleep"
    }
  }
}

各事件回答的问题不同：

事件	关键字段或配对	用途
`mm_vmscan_direct_reclaim_begin/end`	当前线程、GFP、order、回收页数	量化分配线程中的同步回收
`mm_compaction_try_to_compact_pages`	order、GFP、优先级	确认直接规整请求
`mm_compaction_begin/end`	内存区域页框号、同步/异步模式、结果状态	量化一次规整及其结果
`mm_compaction_migratepages`	成功迁移数、失败数	观察页面迁移效果
`mm_compaction_kcompactd_wake/sleep`	内存节点、order	识别后台规整窗口
`sched_switch`	切出与切入线程的状态	还原线程运行、等待与唤醒

mm_compaction_begin/end 也可能由后台规整产生。要结合事件所在 CPU、当前线程和 kcompactd 事件判断执行上下文。

8.2 一次可信的卡顿归因

要把主线程卡顿归因给直接回收，至少应满足：

卡顿起止与该线程的 mm_vmscan_direct_reclaim_begin/end 重叠；
事件字段与调用栈指向同一次分配；
PSI 或 vmstat 在相同窗口给出压力证据；
排除 Binder 对端、锁竞争和磁盘 I/O 等更直接原因。

若归因给直接规整，还应补充：

mm_compaction_try_to_compact_pages 的 order 与 GFP 标志；
开始和结束事件之间的持续时间与结果状态；
迁移成功/失败数量；
分配最终成功、重试还是失败；
该请求是否来自应用线程，或来自内核/驱动的其他线程。

“kcompactd0 同时处于运行状态”只说明后台规整活跃，不能证明目标线程正在等待它。

8.3 Framework 应用规整的性能轨迹

CachedAppOptimizer 使用 ATRACE_COMPACTION_TRACK = "Compaction"，其 JNI 还能产生 CollectVmas、Madvise ... 等持续区间。看到这些区间时，分析目标应是：

哪个缓存进程被 madvise 建议回收或冷却页面；
匿名页、文件页 RSS 与交换空间占用怎样变化；
是否影响 ZRAM、CPU 和后续启动；
是否随后触发 Android 17 的按进程 ZRAM 写回。

不能把 Framework 的 Compaction 持续区间直接统计到内核的 compact_stall 中。

9. bugreport 与 adb：用增量，不用单点

9.1 `/proc/vmstat`

Android 17 内核暴露的相关累计计数包括：

pgscan_direct、pgsteal_direct；
pgscan_kswapd、pgsteal_kswapd；
compact_stall、compact_success、compact_fail；
compact_migrate_scanned、compact_free_scanned；
compact_daemon_wake；
compact_daemon_migrate_scanned、compact_daemon_free_scanned；
pswpin、pswpout。

可以先在受控设备上检查字段是否存在：

adb shell 'grep -E "^(pgscan_direct|pgsteal_direct|pgscan_kswapd|compact_|pswpin|pswpout)" /proc/vmstat'

这些值从开机开始累计，只有比较问题窗口前后的差值才有意义。compact_success 增长也不能说明没有延迟，它只表示直接规整后取得了目标页面。

9.2 伙伴系统与迁移类型

adb shell cat /proc/buddyinfo
adb shell cat /proc/pagetypeinfo
adb shell cat /proc/zoneinfo

buddyinfo 按内存区域和 order 给出空闲块数量；
pagetypeinfo 进一步按迁移类型展示空闲块和页块分布；
zoneinfo 提供内存水位、受管理页和空闲页等背景。

Android 17 内核将 /proc/pagetypeinfo 权限设为 0400，而且源码明确提示采集开销较高，不适合高频轮询。量产设备上的 SELinux 还可能限制访问。

某个高 order 的空闲块数量为 0，是连续块不足的信号，但仍需结合目标内存区域、order、迁移类型和水位判断。一个内存区域缺块，不代表另一个区域也无法满足请求。

9.3 PSI、ZRAM 与 CMA

adb shell cat /proc/pressure/memory
adb shell cat /proc/swaps
adb shell cat /sys/block/zram0/mm_stat
adb shell cat /proc/meminfo

判读要点：

PSI avg10/60/300 适合看趋势，total 的区间增量适合补充短时停顿证据；
/proc/pressure/memory 的读数是统计视角，lmkd 的 PSI 唤醒是 libpsi 写入 trigger 条件后等待 EPOLLPRI 的事件视角；没有 lmkd 日志或 trace 时，不能只凭一次 avg10 抬高还原每次唤醒。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 system/memory/lmkd/libpsi/psi.cpp; system/memory/lmkd/lmkd.cpp; 来源: 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-AndroidPSI详解libpsi源码解析116行架起lmkd与内核的桥.md]
/proc/swaps 给出交换设备和使用量；
ZRAM mm_stat 字段含义应按设备内核文档解释；
SwapTotal/SwapFree、CmaTotal/CmaFree 是否存在取决于配置；
ZRAM 占用上涨只说明匿名页进入压缩交换空间，不能单独证明目标线程执行了直接回收。

debugfs 可用时再读取：

adb shell cat /sys/kernel/debug/extfrag/extfrag_index

该命令通常需要 root 权限、userdebug 或 eng 构建。采集失败只说明权限或配置不满足，不能换算成碎片程度。

9.4 调参必须是可回滚的单变量实验

一次可复核的实验至少包含以下步骤：

用业务指标定义目标，例如相机首帧 P99、游戏最大帧耗时或连续运行后的高阶分配长尾。
固定设备、构建、温度、前后台应用集合和工作负载，采集默认配置下的延迟、vmstat 增量、伙伴系统与外部碎片快照以及性能轨迹。
找到目标 order、内存区域、迁移类型和分配者，再决定是否调整规整参数。
每轮只改一个参数，记录原值并在测试后明确恢复。写入非零 compaction_proactiveness 本身会立即唤醒 kcompactd，因此写入瞬间不能当作稳态样本。
同时比较前台 P95/P99、kcompactd CPU 时间、扫描量、直接规整、分配失败、PSI、LMK/OOM 和功耗。
恢复默认值后复测，排除温度、缓存与执行顺序造成的假收益。

drop_caches 不执行物理页规整，还会制造额外缓存未命中和 I/O。除非实验目标就是冷缓存，否则不要用它重置规整测试。

10. 应用侧如何降低触发概率

应用无法设置设备的内存水位、compaction_proactiveness、ZRAM 算法或 lmkd 策略。应用可以控制的是自身的分配峰值、驻留页和释放时机。

10.1 优先治理峰值

避免首屏同时解码多张大图、构建大列表和初始化原生模块；
限制预加载并发，并确保取消路径会释放中间缓冲区；
图片、相机、编解码、WebView 和机器学习运行时要分别记录 Java、原生、图形内存和 DMA-BUF；
为缓存设容量和淘汰规则，不用“有空闲内存”作为无限增长条件；
把可推迟的大分配移出输入响应和 doFrame 时间窗。

ART 大对象、原生分配与内核高阶页之间没有一一对应关系。优化前要证明哪类分配触发了内存压力，避免为了一个驱动或 CMA 问题重写 Java 对象模型。

10.2 正确使用 `onTrimMemory()`

Android 官方文档的当前口径要求重点处理：

TRIM_MEMORY_UI_HIDDEN：UI 不再可见，可以释放只服务于界面的 Bitmap、播放缓冲区和动画资源；
TRIM_MEMORY_BACKGROUND：进程进入后台并可能成为终止候选，应释放可重建的后台资源。

Android 14 起不再投递其他旧版 onTrimMemory 级别，相关常量在 Android 15 正式弃用。不要为 Android 17 设计依赖 TRIM_MEMORY_RUNNING_LOW 等旧回调的核心策略。[已验证: AOSP android-17.0.0_r1 frameworks/base/core/java/android/content/ComponentCallbacks2.java; 来源: Android Developers ComponentCallbacks2 API reference]

释放缓存可以降低未来压力和 LMK 风险，但回调不是内核直接回收的同步通知，也不能保证在每次压力出现前到达。

10.3 无效或高风险做法

在应用中写 /proc/sys/vm/compact_memory；
用 System.gc() 代替物理页回收或规整；
把 largeHeap 当作所有内存问题的修复；
只看 Java 堆，忽略原生内存、图形内存、DMA-BUF 和交换空间；
根据一台旗舰机的绝对阈值给所有设备分类；
在没有前后增量的情况下解读 /proc/vmstat 累计值。

11. 16 KB 页大小如何改变分析

16 KiB 基础页会改变 order 对应的字节数，也会改变页表、TLB、内部碎片和一次缺页覆盖的数据量。对同一字节数，高阶 order 可能下降；单页内部浪费和一次回收或迁移的数据量也可能增加。

这两组效应方向不同，不能预设“16 KiB 一定更少碎片”或“一定更容易规整”。验证时至少要保持工作负载可比，并记录：

页大小和内核源码标签；
目标分配的 order、GFP、内存区域；
buddyinfo 中各 order 的区间变化；
直接回收与直接规整的次数和耗时；
迁移成功率和 compact_fail 增量；
RSS、ZRAM、缺页、LMK 与用户可感知延迟。

16 KiB 设备上的原生 mmap() 和 ELF 对齐兼容属于另一个问题，应结合 4.5 阅读。

11.1 mTHP 要按实际字节大小分析

多尺寸透明大页（multi-size THP，mTHP）允许匿名内存使用大于基础页、又小于传统 PMD 尺寸 THP 的 2 的幂倍页面。它仍由页表项（PTE）映射，可以减少部分缺页和 TLB 压力，也会引入更高阶的物理页需求。

Android 17 通用内核的 arm64 GKI 配置（arch/arm64/configs/gki_defconfig）启用了 CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE=y 与 CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE_MADVISE=y，不代表具体产品启用了所有 mTHP 尺寸。设备会按实际字节数暴露 hugepages-*kB 目录；4 KiB 基础页上的 order-2 是 16 KiB，16 KiB 基础页上则是 64 KiB。报告应同时记录基础页、实际大页尺寸、分配与回退计数和规整事件，不能只写 order。

12. 低内存设备与厂商差异

低内存设备的匿名页、文件缓存和交换空间余量更容易同时吃紧。可能出现下面的事件序列：

前台或系统组件产生分配峰值；
kswapd 扫描，匿名页进入 ZRAM；
工作集页面被回收后又重新读入的次数上升，出现缓存抖动；
分配线程进入直接回收，必要时尝试物理页规整；
PSI 达到监控阈值；
lmkd 按内存水位、交换空间、缓存抖动、oom_score_adj 等条件终止进程；
用户随后重新打开被终止的后台应用，发生冷启动和页面换入。

这是一种可能序列，设备也可能在任意一步恢复。每一步都应由对应证据确认。

跨设备对比至少记录：

Android 版本、内核版本/GKI 源码标签、基础页大小；
物理内存容量与 ro.config.low_ram；
ZRAM 大小、算法、写回配置和 /proc/swaps；
ro.lmk.* 与相关 DeviceConfig；
内存水位、伙伴系统空闲块、迁移类型和 PSI；
CONFIG_COMPACTION、tracepoint 可用性；
芯片的 IOMMU、DMA 堆和 CMA 配置。

设备厂商对通用内核和 lmkd 的钩子、属性、阈值修改会改变结果。报告中应区分 AOSP 默认值、产品运行值和现场测量值。

13. 实战判读模板

假设某设备相机首帧偶发 200 ms 延迟，同时 memory PSI 抬高。

先按时间顺序回答：

延迟发生在哪个线程？它处于 Running、Runnable、Sleeping 还是 D？
该线程是否出现 mm_vmscan_direct_reclaim_begin/end？
是否出现 mm_compaction_try_to_compact_pages？order 和 GFP 标志是什么？
mm_compaction_end.status 表示成功、跳过、延后还是失败？
同窗口是否有 CMA、DMA heap、gralloc 或 IOMMU 日志？
pgscan_direct、compact_stall/fail/success 的区间增量是多少？
buddyinfo 中目标内存区域和 order 是否缺少空闲块？
lmkd 若终止进程，终止原因、候选 oom_score_adj 和释放的 RSS 是多少？
相机请求前是否存在可消除的 Bitmap 或原生缓冲区峰值？

可能出现三种不同结论：

证据	结论方向	修复位置
目标线程直接回收明显，未出现物理页规整	可用页数量压力，或交换空间/页缓存代价	降低峰值、减少驻留页、检查 I/O
目标高阶分配反复规整失败，CMA/驱动证据一致	连续页供应或不可迁移页问题	驱动、DMA 堆、CMA 与系统配置
只有 Framework 的 `Compaction` 持续区间	CachedAppOptimizer 正在回收缓存进程页面	分析冻结/回收策略与前台资源竞争

14. 复核清单

已区分 Linux 物理页规整和 Android 缓存应用页面回收。
已确认分配 order、GFP、内存区域和执行线程。
已按 Android 17 慢路径顺序解释初次规整、页面回收和再次规整。
没有用线程 D 状态单独证明直接回收。
PSI 只用于确认内存停顿，没有越界解释成队列或碎片指标。
lmkd 终止原因与 oom_score_adj 来自同一事件。
/proc/vmstat 使用区间增量。
buddyinfo 与 pagetypeinfo 按目标内存区域、order 和迁移类型解读。
已记录 Android 17 mmd 与 ZRAM 后处理是否启用。
应用修复聚焦峰值和生命周期，没有尝试修改系统 sysctl。

15. 小结

Android 17 的物理页分配慢路径会在特定高阶条件下先尝试直接规整，常规重试再执行直接回收和直接规整。两类同步操作都计入内存 PSI，都会增加当前分配线程的墙钟时间。

规整解决物理页连续性，回收解决可用页数量，ZRAM 保存换出的匿名页，CachedAppOptimizer 回收缓存进程页面，lmkd 选择压力下要终止的进程，mmd 维护 ZRAM 冷页。区分这些职责后，Perfetto、vmstat、buddyinfo 和 lmkd 日志才能组成可验证的结论。

参考源码与文档

Android Common Kernel android17-6.18-2026-06_r6
- mm/page_alloc.c
- mm/compaction.c
- mm/vmscan.c
- mm/vmstat.c
- include/trace/events/compaction.h
- include/trace/events/vmscan.h
- arch/arm64/configs/gki_defconfig
- Documentation/admin-guide/sysctl/vm.rst
- Documentation/accounting/psi.rst
AOSP android-17.0.0_r1
- platform/system/memory/lmkd/lmkd.cpp
- platform/system/memory/lmkd/libpsi/psi.cpp
- platform/system/memory/lmkd/libpsi/include/psi/psi.h
- platform/frameworks/base/services/core/java/com/android/server/am/CachedAppOptimizer.java
- platform/frameworks/base/services/core/jni/com_android_server_am_CachedAppOptimizer.cpp
- platform/frameworks/base/core/java/android/content/ComponentCallbacks2.java
Android Source：Low memory killer daemon
- https://source.android.com/docs/core/perf/lmkd
Android Source：Memory management daemon
- https://source.android.com/docs/core/perf/mmd
Android Developers：Manage your app's memory
- https://developer.android.com/topic/performance/memory
Android Developers：ComponentCallbacks2
- https://developer.android.com/reference/android/content/ComponentCallbacks2
技术文章：Android-PSI 详解：libpsi 源码解析——116 行代码架起 lmkd 与内核之间的桥
- 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-AndroidPSI详解libpsi源码解析116行架起lmkd与内核的桥.md
技术文章：Android-高版本 LMKD 源码解析：基于 PSI 的内存压力监控与查杀全流程
- 技术文章/source/juejin-android/2026-08-26-76772546-Android高版本LMKD源码解析PSI内存压力监控与查杀全流程.md

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Android 技术内幕：系统机制、性能优化与工具实战