Linux电源管理-Autosleep

前言

什么是Autosleep? 字面理解就是"没有事情干的时候睡觉"。而起初autosleep是在Android上的一个patch(https://lwn.net/Articles/479711/)演化而来的，当时名字叫做"Opportunistic sleep"，翻译过来叫做"机会主义睡眠"，也就是有机会就睡。因为此名字比较有争议，最后修改为autosleep。

autosleep一种强大的电源管理方法，只要在系统没有什么事情可做的时候，整个系统就睡眠下去。此机制在android手机上非常有效，同时也能阻止不良应用程序一直保持系统唤醒，浪费电池。但是重要的是: 如何判断当前系统没有事情可做，也就是如何判断系统在空闲状态？

这时候wakeup event framework的出现就可以解决此问题，当系统中没有wakeup event事件的时候，就尝试系统suspend。如果在suspend的过程中有wakeup event就接着resume系统即可。

同样autosleep.c的注释可以说明autosleep的前生是Opportunistic sleep。

/** kernel/power/autosleep.c** Opportunistic sleep support.** Copyright (C) 2012 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>*/

详细文章可见: https://lwn.net/Articles/479841/

Autosleep原理

1. 当系统没有任何事情做的时候，就尝试susupend。

2. 当系统中没有wakeup event事件发生的时候，就可以尝试suspend，需要wakeup event framework机制支持。

3. autosleep功能需要在kernel config中开启CONFIG_PM_AUTOSLEEP=y。

4. 通过写"mem, disk, standby, freeze"到/sys/power/autosleep可以开启autosleep。

5. 通过写"off"到/sys/power/autosleep就可以关闭autosleep。

流程分析

A: 通过执行"echo mem > /sys/power/autosleep"此命令，系统就会在没有事情可做的时候，选择执行suspend的流程。

static ssize_t autosleep_store(struct kobject *kobj,struct kobj_attribute *attr,const char *buf, size_t n)
{suspend_state_t state = decode_state(buf, n);int error;if (state == PM_SUSPEND_ON&& strcmp(buf, "off") && strcmp(buf, "off\n"))return -EINVAL;error = pm_autosleep_set_state(state);return error ? error : n;
}

通过判断当前state的状态，如果是off的话，直接返回，否则调用pm_autosleep_set_state函数。

int pm_autosleep_set_state(suspend_state_t state)
{#ifndef CONFIG_HIBERNATIONif (state >= PM_SUSPEND_MAX)return -EINVAL;
#endif__pm_stay_awake(autosleep_ws);mutex_lock(&autosleep_lock);autosleep_state = state;__pm_relax(autosleep_ws);if (state > PM_SUSPEND_ON) {pm_wakep_autosleep_enabled(true);queue_up_suspend_work();} else {pm_wakep_autosleep_enabled(false);}mutex_unlock(&autosleep_lock);return 0;
}

1. 判断state参数是否合法。

2. 调用__pm_stay_awake上报一个wakeup events，保持系统唤醒。

3. 使用mutex保护全局变量autosleep。

4. 使用参数state，修改autosleep_state

5. 调用__pm_relax释放wakeup events，系统可以睡眠。

6. 判断state的值，如果是off，调用pm_wakep_autosleep_enabled函数disable autosleep，否则调用pm_wakep_autosleep_enabled函数enable autosleep功能，同时提交工作队列。

void pm_wakep_autosleep_enabled(bool set)
{struct wakeup_source *ws;ktime_t now = ktime_get();rcu_read_lock();list_for_each_entry_rcu(ws, &wakeup_sources, entry) {spin_lock_irq(&ws->lock);if (ws->autosleep_enabled != set) {ws->autosleep_enabled = set;if (ws->active) {if (set)ws->start_prevent_time = now;elseupdate_prevent_sleep_time(ws, now);}}spin_unlock_irq(&ws->lock);}rcu_read_unlock();
}

1. 对系统中的所有wakeup source，修改autosleep_enable标志。

2. 如果此wakeup状态是active，且autosleep为enable的话，修改wakeup source的start_prevenet_time修改为现在，意味着从现在开始就已经阻止autosleep的功能。

3. 如果此wakeup状态是active，且autosleep为disable的话。说明在此wakeup source active的过程中，关闭了autosleep功能，更新总的阻止autosleep的时间。

void queue_up_suspend_work(void)
{if (autosleep_state > PM_SUSPEND_ON)queue_work(autosleep_wq, &suspend_work);
}

此时就需要将suspend_work挂入到autosleep_wq工作队列中，而autosleep_wq是在函数pm_autosleep_init函数中创建的。

int __init pm_autosleep_init(void)
{autosleep_ws = wakeup_source_register("autosleep");if (!autosleep_ws)return -ENOMEM;autosleep_wq = alloc_ordered_workqueue("autosleep", 0);if (autosleep_wq)return 0;wakeup_source_unregister(autosleep_ws);return -ENOMEM;
}

1. 此函数会主次一个"autosleep" wakeupsource。用于在设置autosleep的状态时，保持系统处于唤醒状态。

2. 同时创建一个名字为"autosleep"的有序工作队列。为了保证一个时刻只能处理一个work。

B: 当提交suspend_work到工作队列之后，就会调用try_to_suspend函数查询是否可以进入suspend。

static void try_to_suspend(struct work_struct *work)
{unsigned int initial_count, final_count;if (!pm_get_wakeup_count(&initial_count, true))goto out;mutex_lock(&autosleep_lock);if (!pm_save_wakeup_count(initial_count) ||system_state != SYSTEM_RUNNING) {mutex_unlock(&autosleep_lock);goto out;}if (autosleep_state == PM_SUSPEND_ON) {mutex_unlock(&autosleep_lock);return;}if (autosleep_state >= PM_SUSPEND_MAX)hibernate();elsepm_suspend(autosleep_state);mutex_unlock(&autosleep_lock);if (!pm_get_wakeup_count(&final_count, false))goto out;/** If the wakeup occured for an unknown reason, wait to prevent the* system from trying to suspend and waking up in a tight loop.*/if (final_count == initial_count)schedule_timeout_uninterruptible(HZ / 2);out:queue_up_suspend_work();
}

1. 调用pm_get_wakeup_count函数获取系统的wakeup count数量，存放到initial_count变量中。

2. 调用pm_save_wakeup_count函数存放到saved_count变量中，如果失败，说明有wakeup event发生。跳到out处重新提交，重新来过。

3. 根据autosleep_state的状态，进行相应的睡眠方式。

4. 在系统产生wakeup event之后，唤醒系统之后再次读取wakeup count的数量。

5. 如果读取数量和suspend保存的一样，说明有不明原因唤醒系统。这时候就会发生: autosleep->wakeup->autosleep->wakeup的循环中。所以此时try_to_suspend函数等待0.5s，再次尝试suspend。

C: 这时候系统就会在没事做的时候尝试suspend。

D: 如果有唤醒事件，系统就会从睡眠中唤醒。