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Linux电源管理(10)_autosleep
阅读量:4284 次
发布时间:2019-05-27

本文共 9294 字,大约阅读时间需要 30 分钟。

1. 前言

Autosleep也是从Android wakelocks补丁集中演化而来的(),用于取代Android wakelocks中的自动休眠功能。它基于wakeup source实现,从代码逻辑上讲,autosleep是一个简单的功能,但背后却埋藏着一个值得深思的话题:

计算机的休眠(通常是STR、Standby、Hibernate等suspend操作),应当在什么时候由谁触发?

蜗蜗在“”中有提过,在传统的操作场景下,如PC、笔记本电脑,这个问题很好回答:由用户、在其不想或不再使用时

但在移动互联时代,用户随时随地都可能使用设备,上面的回答就不再成立,怎么办?这时,Android提出了“Opportunistic suspend(这个词汇太传神了,很难用简洁的中文去翻译,就不翻译了)”的理论,通俗的讲,就是“逮到机会就睡”。而autosleep功能,无论是基于Android wakelocks的autosleep,还是基于wakeup source的autosleep,都是为了实现“Opportunistic suspend”。

相比较“对多样的系统组件单独控制”的电源管理方案(如Linux kernel的Dynamic PM),“Opportunistic suspend”是非常简单的,只要检测到系统没有事情在做(逮到机会),就suspend整个系统。这对系统的开发人员(特别是driver开发者)来说,很容易实现,几乎不需要特别处理。

但困难的是,“系统没有事情在做”的判断依据是什么?能判断准确吗?会不会浪费过多的资源在"susend->resume-supsend…”的无聊动作上?如果只有一个设备在做事情,其它设备岂不是也得陪着耗电?等等…

所以,实现“Opportunistic suspend”机制的autosleep功能,是充满争议的。说实话,也是不优雅的。但它可以解燃眉之急,因而虽然受非议,却在Android设备中广泛使用。

其实Android中很多机制都是这样的(如wakelocks,如binder,等等),可以这样比方:Android是设计中的现实主义,Linux kernel是设计中的理想主义,当理想和现实冲突时,怎么调和?不只是Linux kernel,其它的诸如设计、工作和生活,都会遇到类似的冲突,怎么对待?没有答案,但有一个原则:不要偏执,不要试图追求非黑即白的真理!

我们应该庆幸有Android这样的开源软件,让我们可以对比,可以思考。偏题有点远,言归正传吧,去看看autosleep的实现。

2. 功能总结和实现原理

经过前言的瞎聊,Autosleep的功能很已经很直白了,“系统没有事情在做”的时候,就将系统切换到低功耗状态。

根据使用场景,低功耗状态可以是Freeze、和Suspend to disk(STD)中的任意一种。而怎么判断系统没有事情在做呢?依赖。只要系统没有正在处理和新增的wakeup events,就尝试suspend,如果suspend的过程中有events产生,再resume就是了。

由于suspend/resume的操作如此频繁,解决同步问题就越发重要,这也要依赖及其功能。

3. 在电源管理中的位置

autosleep的实现位于kernel/power/autosleep.c中,基于wakeup count和suspend & hibernate功能,并通过PM core的main模块向用户空间提供sysfs文件(/sys/power/autosleep)

注1:我们在“”中,讨论过wakeup count功能,本文的autosleep,就是使用wakeup count的一个实例。

4. 代码分析

4.1 /sys/power/autosleep

/sys/power/autosleep是在kernel/power/main.c中实现的,如下:

1: #ifdef CONFIG_PM_AUTOSLEEP
2: static ssize_t autosleep_show(struct kobject *kobj,
3:                               struct kobj_attribute *attr,
4:                               char *buf)
5: {
6:         suspend_state_t state = pm_autosleep_state();
7: 
8:         if (state == PM_SUSPEND_ON)
9:                 return sprintf(buf, "off\n");
10: 
11: #ifdef CONFIG_SUSPEND
12:         if (state < PM_SUSPEND_MAX)
13:                 return sprintf(buf, "%s\n", valid_state(state) ?
14:                                                 pm_states[state] : "error");
15: #endif
16: #ifdef CONFIG_HIBERNATION
17:         return sprintf(buf, "disk\n");
18: #else
19:         return sprintf(buf, "error");
20: #endif
21: }
22: 
23: static ssize_t autosleep_store(struct kobject *kobj,
24:                                struct kobj_attribute *attr,
25:                                const char *buf, size_t n)
26: {
27:         suspend_state_t state = decode_state(buf, n);
28:         int error;
29: 
30:         if (state == PM_SUSPEND_ON
31:             && strcmp(buf, "off") && strcmp(buf, "off\n"))
32:                 return -EINVAL;
33: 
34:         error = pm_autosleep_set_state(state);
35:         return error ? error : n;
36: }
37: 
38: power_attr(autosleep);
39: #endif /* CONFIG_PM_AUTOSLEEP */

a)autosleep不是一个必须的功能,可以通过CONFIG_PM_AUTOSLEEP打开或关闭该功能。

b)autosleep文件和state文件类似:

     读取,返回“freeze”,“standby”,“mem”,“disk”, “off”,“error”等6个字符串中的一个,表示当前autosleep的状态,分别是auto freeze、auto standby、auto STR、auto STD、autosleep功能关闭和当前系统不支持该autosleep的错误指示;

     写入freeze”,“standby”,“mem”,“disk”, “off”等5个字符串中的一个,代表将autosleep切换到指定状态。

c)autosleep的读取,由pm_autosleep_state实现;autosleep的写入,由pm_autosleep_set_state实现。这两个接口为autosleep模块提供的核心接口,位于kernel/power/autosleep.c中。

4.2 pm_autosleep_init

开始之前,先介绍一下autosleep的初始化函数,该函数在kernel PM初始化时(.\kernel\power\main.c:pm_init)被调用,负责初始化autosleep所需的2个全局参数:

1)一个名称为“autosleep”的wakeup source(autosleep_ws),在autosleep执行关键操作时,阻止系统休眠(我们可以从中理解wakeup source的应用场景和使用方法)。

2)一个名称为“autosleep”的有序workqueue,用于触发实际的休眠动作(休眠应由经常或者线程触发)。这里我们要提出2个问题:什么是有序workqueue?为什么要使用有序workqueue?后面分析代码时会有答案。

如下:

1: int __init pm_autosleep_init(void)
2: {
3:         autosleep_ws = wakeup_source_register("autosleep");
4:         if (!autosleep_ws)
5:                 return -ENOMEM;
6: 
7:         autosleep_wq = alloc_ordered_workqueue("autosleep", 0);
8:         if (autosleep_wq)
9:                 return 0;
10: 
11:         wakeup_source_unregister(autosleep_ws);
12:         return -ENOMEM;
13: }

4.3 pm_autosleep_set_state

pm_autosleep_set_state负责设置autosleep的状态,autosleep状态和“”所描述的电源管理状态一致,共有freeze、standby、STR、STD和off五种(具体依赖于系统实际支持的电源管理状态)。具体如下:

1: int pm_autosleep_set_state(suspend_state_t state)
2: {
3: 
4: #ifndef CONFIG_HIBERNATION
5:         if (state >= PM_SUSPEND_MAX)
6:                 return -EINVAL;
7: #endif
8: 
9:         __pm_stay_awake(autosleep_ws);
10: 
11:         mutex_lock(&autosleep_lock);
12: 
13:         autosleep_state = state;
14: 
15:         __pm_relax(autosleep_ws);
16: 
17:         if (state > PM_SUSPEND_ON) {
18:                 pm_wakep_autosleep_enabled(true);
19:                 queue_up_suspend_work();
20:         } else {
21:                 pm_wakep_autosleep_enabled(false);
22:         }
23: 
24:         mutex_unlock(&autosleep_lock);
25:         return 0;
26: }

a)判断state是否合法。

b)调用,确保系统不会休眠。

c)将state保存在一个全局变量中(autosleep_state)。

d)调用,允许系统休眠。

e)根据state的状态off还是其它,调用提供的接口pm_wakep_autosleep_enabled,使能或者禁止autosleep功能。

f)如果是使能状态,调用内部接口queue_up_suspend_work,将suspend work挂到autosleep workqueue中。

 

注2:由这里的实例可以看出,此时wakeup source不再是wakeup events的载体,而更像一个lock(呵呵,Android wakelocks的影子)。

注3:

该接口并没有对autosleep state的当前值做判断,也就意味着用户程序可以不停的调用该接口,设置autosleep state,如写“mem”,写“freeze”,写“disk”等等。那么suspend work将会多次queue到wrokqueue上。
而在多核CPU上,普通的workqueue是可以在多个CPU上并行执行多个work的。这恰恰是autosleep所不能接受的,因此autosleep workqueue就必须是orderd workqueue。所谓ordered workqueue,就是统一时刻最多执行一个work的worqueue(具体可参考include\linux\workqueue.h中的注释)。
那我们再问,为什么不判断一下状态内?首先,orderd workqueue可以节省资源。其次,这样已经够了,何必多费心思呢?简洁就是美。

pm_wakep_autosleep_enabled主要用于更新wakeup source中和autosleep有关的信息,代码和执行逻辑如下:

1: #ifdef CONFIG_PM_AUTOSLEEP
2: /**
3:  * pm_wakep_autosleep_enabled - Modify autosleep_enabled for all wakeup sources.
4:  * @enabled: Whether to set or to clear the autosleep_enabled flags.
5:  */
6: void pm_wakep_autosleep_enabled(bool set)
7: {
8:         struct wakeup_source *ws;
9:         ktime_t now = ktime_get();
10: 
11:         rcu_read_lock();
12:         list_for_each_entry_rcu(ws, &wakeup_sources, entry) {
13:                 spin_lock_irq(&ws->lock);
14:                 if (ws->autosleep_enabled != set) {
15:                         ws->autosleep_enabled = set;
16:                         if (ws->active) {
17:                                 if (set)
18:                                         ws->start_prevent_time = now;
19:                                 else
20:                                         update_prevent_sleep_time(ws, now);
21:                         }
22:                 }
23:                 spin_unlock_irq(&ws->lock);
24:         }
25:         rcu_read_unlock();
26: }
27: #endif /* CONFIG_PM_AUTOSLEEP */

a)更新系统所有wakeup souce的autosleep_enabled标志(太浪费了!!)。

b)如果wakeup source处于active状态(意味着它会阻止autosleep),且当前autosleep为enable,将start_prevent_time设置为当前实现(开始阻止)。

c)如果wakeup source处于active状态,且autosleep为disable(说明这个wakeup source一直坚持到autosleep被禁止),调用update_prevent_sleep_time接口,更新wakeup source的prevent_sleep_time。

queue_up_suspend_work比较简单,就是把suspend_work挂到workqueue,等待被执行。而suspend_work的处理函数为try_to_suspend,如下:

1: static DECLARE_WORK(suspend_work, try_to_suspend);
2: 
3: void queue_up_suspend_work(void)
4: {
5:         if (autosleep_state > PM_SUSPEND_ON)
6:                 queue_work(autosleep_wq, &suspend_work);
7: }

4.4 try_to_suspend

try_to_suspend是suspend的实际触发者,代码如下:

1: static void try_to_suspend(struct work_struct *work)
2: {
3:         unsigned int initial_count, final_count;
4: 
5:         if (!pm_get_wakeup_count(&initial_count, true))
6:                 goto out;
7: 
8:         mutex_lock(&autosleep_lock);
9: 
10:         if (!pm_save_wakeup_count(initial_count) ||
11:                 system_state != SYSTEM_RUNNING) {
12:                 mutex_unlock(&autosleep_lock);
13:                 goto out;
14:         }
15: 
16:         if (autosleep_state == PM_SUSPEND_ON) {
17:                 mutex_unlock(&autosleep_lock);
18:                 return;
19:         }
20:         if (autosleep_state >= PM_SUSPEND_MAX)
21:                 hibernate();
22:         else
23:                 pm_suspend(autosleep_state);
24: 
25:         mutex_unlock(&autosleep_lock);
26: 
27:         if (!pm_get_wakeup_count(&final_count, false))
28:                 goto out;
29: 
30:         /*
31:          * If the wakeup occured for an unknown reason, wait to prevent the
32:          * system from trying to suspend and waking up in a tight loop.
33:          */
34:         if (final_count == initial_count)
35:                 schedule_timeout_uninterruptible(HZ / 2);
36: 
37:  out:
38:         queue_up_suspend_work();
39: }

该接口是wakeup count的一个例子,根据我们在“”的分析,就是read wakeup count,write wakeup count,suspend,具体为:

a)调用pm_get_wakeup_count(block为true),获取wakeup count,保存在initial_count中。如果有wakeup events正在处理,阻塞等待。

b)将读取的count,写入。如果成功,且当前系统状态为running,根据autosleep状态,调用hibernate或者pm_suspend,suspend系统。

d)如果写count失败,说明读写的过程有events产生,退出,进行下一次尝试。

e)如果suspend的过程中,或者是suspend之后,产生了events,醒来,再读一次wakeup count(此时不再阻塞),保存在final_count中。

f)如果final_count和initial_count相同,发生怪事了,没有产生events,竟然醒了。可能有异常,不能再立即启动autosleep(恐怕陷入sleep->wakeup->sleep->wakeup的快速loop中),等待0.5s,再尝试autosleep。

4.5 pm_autosleep_state

该接口比较简单,获取autosleep_state的值返回即可。

 

转发出处。蜗窝科技,。

转载地址:http://zbngi.baihongyu.com/

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