Linux Kernel and Android休眠与唤醒
Linux Kernel: v2.6.28
Android: v2.0
对于休眠(suspend)的简单介绍
在Linux中,休眠主要分三个主要的步骤:
版本信息
- Linux Kernel: v2.6.28
- Android: v2.0
对于休眠(suspend)的简单介绍
在Linux中,休眠主要分三个主要的步骤:
- 冻结用户态进程和内核态任务
- 调用注册的设备的suspend的回调函数
- 顺序是按照注册顺序
- 休眠核心设备和使CPU进入休眠态冻结进程是内核把进程列表中所有的进 程的状态都设置为停止,并且保存下所有进程的上下文. 当这些进程被解冻的时候,他们是不知道自己被冻结过的,只是简单的继续执行.如何让Linux进入休眠呢?用户可以通过读写sys文件/sys /power/state 是实现控制系统进入休眠. 比如
# echo standby > /sys/power/state
命令系统进入休眠. 也可以使用
# cat /sys/power/state
来得到内核支持哪几种休眠方式.
Linux Suspend 的流程
相关的文件:
你可以通过访问 Linux内核网站 来得到源代码,下面是文件的路径:
- linux_soruce/kernel/power/main.c
- linux_source/kernel/arch/xxx/mach-xxx/pm.c
- linux_source/driver/base/power/main.c
接下来让我们详细的看一下Linux是怎么休眠/唤醒的. Let 's going to see how these happens.
用户对于/sys/power/state 的读写会调用到 main.c中的state_store(), 用户可以写入 const char * const pm_state[] 中定义的字符串, 比如"mem", "standby".
然后state_store()会调用enter_state(), 它首先会检查一些状态参数,然后同步文件系统. 下面是代码:
/** * enter_state - Do common work of entering low-power state. * @state: pm_state structure for state we're entering. * * Make sure we're the only ones trying to enter a sleep state. Fail * if someone has beat us to it, since we don't want anything weird to * happen when we wake up. * Then, do the setup for suspend, enter the state, and cleaup (after * we've woken up). */static int enter_state(suspend_state_t state){ int error; if (!valid_state(state)) return -ENODEV; if (!mutex_trylock(&pm_mutex)) return -EBUSY; printk(KERN_INFO "PM: Syncing filesystems ... "); sys_sync(); printk("done."); pr_debug("PM: Preparing system for %s sleep", pm_states[state]); error = suspend_prepare(); if (error) goto Unlock; if (suspend_test(TEST_FREEZER)) goto Finish; pr_debug("PM: Entering %s sleep", pm_states[state]); error = suspend_devices_and_enter(state); Finish: pr_debug("PM: Finishing wakeup."); suspend_finish(); Unlock: mutex_unlock(&pm_mutex); return error;}
准备, 冻结进程
当进入到suspend_prepare()中以后, 它会给suspend分配一个虚拟终端来输出信 息, 然后广播一个系统要进入suspend的Notify, 关闭掉用户态的helper进程, 然后一次调用suspend_freeze_processes()冻结所有的进程, 这里会保存所有进程 当前的状态, 也许有一些进程会拒绝进入冻结状态, 当有这样的进程存在的时候, 会导致冻结失败,此函数就会放弃冻结进程,并且解冻刚才冻结的所有进程.
/** * suspend_prepare - Do prep work before entering low-power state. * * This is common code that is called for each state that we're entering. * Run suspend notifiers, allocate a console and stop all processes. */static int suspend_prepare(void){ int error; unsigned int free_pages; if (!suspend_ops || !suspend_ops->enter) return -EPERM; pm_prepare_console(); error = pm_notifier_call_chain(PM_SUSPEND_PREPARE); if (error) goto Finish; error = usermodehelper_disable(); if (error) goto Finish; if (suspend_freeze_processes()) { error = -EAGAIN; goto Thaw; } free_pages = global_page_state(NR_FREE_PAGES); if (free_pages < FREE_PAGE_NUMBER) { pr_debug("PM: free some memory"); shrink_all_memory(FREE_PAGE_NUMBER - free_pages); if (nr_free_pages() < FREE_PAGE_NUMBER) { error = -ENOMEM; printk(KERN_ERR "PM: No enough memory"); } } if (!error) return 0; Thaw: suspend_thaw_processes(); usermodehelper_enable(); Finish: pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND); pm_restore_console(); return error;}
让外设进入休眠
现在, 所有的进程(也包括workqueue/kthread) 都已经停止了, 内核态人物有 可能在停止的时候握有一些信号量, 所以如果这时候在外设里面去解锁这个信号 量有可能会发生死锁, 所以在外设的suspend()函数里面作lock/unlock锁要非常小心,这里建议设计的时候就不要在suspend()里面等待锁. 而且因为suspend的时候,有一些Log是无法输出的,所以一旦出现问题,非常难调试.
然后kernel在这里会尝试释放一些内存.
最后会调用suspend_devices_and_enter()来把所有的外 设休眠, 在这个函数中, 如果平台注册了suspend_pos(通常是在板级定义中定义和注册), 这里就会调用 suspend_ops->begin(), 然后driver/base/power/main.c 中的 device_suspend()->dpm_suspend() 会被调用,他们会依次调用驱动的suspend() 回调来休眠掉所有的设备.
当所有的设备休眠以后, suspend_ops->prepare()会被调用, 这个函数通常会作 一些准备工作来让板机进入休眠. 接下来Linux,在多核的CPU中的非启动CPU会被关掉, 通过注释看到是避免这些其他的CPU造成race condion,接下来的以后只有一个CPU在运行了.
suspend_ops 是板级的电源管理操作, 通常注册在文件 arch/xxx/mach-xxx/pm.c 中.
接下来, suspend_enter()会被调用, 这个函数会关闭arch irq, 调用 device_power_down(), 它会调用suspend_late()函数, 这个函数是系统真正进入 休眠最后调用的函数, 通常会在这个函数中作最后的检查. 如果检查没问题, 接 下来休眠所有的系统设备和总线, 并且调用 suspend_pos->enter() 来使CPU进入 省电状态. 这时候,就已经休眠了.代码的执行也就停在这里了.
/** * suspend_devices_and_enter - suspend devices and enter the desired system * sleep state. * @state: state to enter */int suspend_devices_and_enter(suspend_state_t state){ int error, ftrace_save; if (!suspend_ops) return -ENOSYS; if (suspend_ops->begin) { error = suspend_ops->begin(state); if (error) goto Close; } suspend_console(); ftrace_save = __ftrace_enabled_save(); suspend_test_start(); error = device_suspend(PMSG_SUSPEND); if (error) { printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to suspend"); goto Recover_platform; } suspend_test_finish("suspend devices"); if (suspend_test(TEST_DEVICES)) goto Recover_platform; if (suspend_ops->prepare) { error = suspend_ops->prepare(); if (error) goto Resume_devices; } if (suspend_test(TEST_PLATFORM)) goto Finish; error = disable_nonboot_cpus(); if (!error && !suspend_test(TEST_CPUS)) suspend_enter(state); enable_nonboot_cpus(); Finish: if (suspend_ops->finish) suspend_ops->finish(); Resume_devices: suspend_test_start(); device_resume(PMSG_RESUME); suspend_test_finish("resume devices"); __ftrace_enabled_restore(ftrace_save); resume_console(); Close: if (suspend_ops->end) suspend_ops->end(); return error; Recover_platform: if (suspend_ops->recover) suspend_ops->recover(); goto Resume_devices;}
Resume
如果在休眠中系统被中断或者其他事件唤醒, 接下来的代码就会开始执行, 这个唤醒的顺序是和休眠的循序相反的,所以系统设备和总线会首先唤醒,使能系统中 断, 使能休眠时候停止掉的非启动CPU, 以及调用suspend_ops->finish(), 而且在suspend_devices_and_enter()函数中也会继续唤醒每个设备,使能虚拟终端, 最后调用 suspend_ops->end().
在返回到enter_state()函数中的, 当 suspend_devices_and_enter() 返回以后, 外设已经唤醒了, 但是进程和任务都还是冻结状态, 这里会调用suspend_finish()来解冻这些进程和任务, 而且发出Notify来表示系统已经从suspend状态退出, 唤醒终端.
到这里, 所有的休眠和唤醒就已经完毕了, 系统继续运行了.
转载于:https://blog.51cto.com/dongyulong/389160
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