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Android & Linux的suspent和resume执行流程

2019-07-13 02:14发布

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http://blog.chinaunix.net/uid-12461657-id-3152189.html Linux休眠/唤醒简介 休眠/唤醒在嵌入式Linux中是非常重要的部分,嵌入式设备尽可能的进入休眠状态来延长电池的续航时间。这篇文章就详细介绍一下Linux中休眠/唤醒是如何工作的,还有Android中如何把这部分和Linux的机制联系起来的. 在Linux中,休眠主要分三个主要的步骤:
1）冻结用户态进程和内核态任务
2）调用注册的设备的suspend的回调函数，顺序是按照注册顺序
3）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constchar * 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.。 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。 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。 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。 当所有的设备休眠以后suspend_enter()调用suspend_ops->prepare()会被调用，执行device_prepare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racecondion,接下来的以后只有一个CPU在运行了。 核心设备的停止 接下来suspend_enter()会被调用,这个函数会关闭archirq,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。 Linux Resume流程 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. Android系统Suspend和resume的函数流程 Android 休眠(suspend)介绍 在一个打过android补丁的内核中,state_store()函数会走另外一条路,会进入到request_suspend_state()中,这个文件在earlysuspend.c中.这些功能都是android系统加的,后面会对earlysuspend和lateresume进行介绍。 涉及到的文件: linux_source/kernel/power/main.c linux_source/kernel/power/earlysuspend.c linux_source/kernel/power/wakelock.c 特性介绍 1）EarlySuspend Early suspend是android引进的一种机制,这个机制作用在关闭显示的时候,一些和显示有关的设备,比如LCD背光,重力感应器,触摸屏,这些设备都会关掉，但是系统可能还是在运行状态(这时候还有wakelock)进行任务的处理，例如在扫描SD卡上的文件等.在嵌入式设备中,背光是一个很大的电源消耗，所以android会加入这样一种机制。 2）LateResume Late Resume是和suspend配套的一种机制,是在内核唤醒完毕开始执行的，主要就是唤醒在EarlySuspend的时候休眠的设备. 当所有的唤醒已经结束以后,用户进程都已经开始运行了,唤醒通常会是以下的几种原因: 来电 如果是来电,那么Modem会通过发送命令给rild来让rild通知WindowManager有来电响应,这样就会远程调用PowerManagerService来写"on"到/sys/power/state来执行lateresume的设备,比如点亮屏幕等. 用户按键用户按键事件会送到WindowManager中,WindowManager会处理这些按键事件,按键分为几种情况,如果案件不是唤醒键(能够唤醒系统的按键)那么WindowManager会主动放弃wakeLock来使系统进入再次休眠,如果按键是唤醒键,那么WindowManger就会调用PowerManagerService中的接口来执行Late Resume. Late Resume会依次唤醒前面调用了EarlySuspend的设备. 3）WakeLock Wake Lock在Android的电源管理系统中扮演一个核心的角 {MOD}.Wake Lock是一种锁的机制,只要有人拿着这个锁，系统就无法进入休眠,可以被用户态程序和内核获得。这个锁可以是有超时的或者是没有超时的,超时的锁会在时间过去以后自动解锁。如果没有锁了或者超时了,内核就会启动休眠的那套机制来进入休眠。 3）AndroidSuspend 当用户写入mem或者standby到/sys/power/state中的时候,state_store()会被调用,然后Android会在这里调用request_suspend_state()而标准的Linux会在这里进入enter_state()这个函数.如果请求的是休眠,那么early_suspend这个workqueue就会被调用,并且进入early_suspend状态。调用request_suspend_state()后在suspend_work_queue工作线程上面注册一个early_suspend_work工作者， 然后又通过staticDECLARE_WORK(early_suspend_work, early_suspend);注册一个工作任务early_suspend。所以系统最终会调用early_suspend函数。 注册加入suspend和resume流程 platform_device_register()-->platform_device_add()-->device_add()-->device_pm_add()-->，最终加入到了dpm_list的链表中，在其中的dpm_suspend和dpm_suspend中通过遍历这个链表来进行查看哪个device中包含suspend和resume项。 系统唤醒和休眠 Kernel层[针对AndroidLinux2.6.28内核]: 其主要代码在下列位置: Drivers/base /main.c kernel/power /main.c kernel/power/wakelock.c kernel/power/earlysuspend.c 其对Kernel提供的接口函数有 EXPORT_SYMBOL(wake_lock_init);//初始化Suspendlock,在使用前必须做初始化 EXPORT_SYMBOL(wake_lock);//申请lock,必须调用相应的unlock来释放它 static DEFINE_TIMER(expire_timer,expire_wake_locks, 0, 0);//定时时间到，加入到suspend队列中； EXPORT_SYMBOL(wake_unlock);//释放lock EXPORT_SYMBOL_GPL(device_power_up);//打开特殊的设备 EXPORT_SYMBOL_GPL(device_power_down);//关闭特殊设备 EXPORT_SYMBOL_GPL(device_resume);//重新存储设备的状态； EXPORT_SYMBOL_GPL(device_suspend);:保存系统状态，并结束掉系统中的设备； EXPORT_SYMBOL(register_early_suspend);//注册earlysuspend的驱动 EXPORT_SYMBOL(unregister_early_suspend);//取消已经注册的earlysuspend的驱动 Android的suspent执行流程 函数的流程如下所示： 应用程序通过对/sys/power/state的写入操作可以使系统进行休眠的状态，会调用/kernel/power/main.c中的state_store函数。pm_states包括： PM_SUSPEND_ON，PM_SUSPEND_STANDBY，PM_SUSPEND_MEM满足的状态。 1）当状态位PM_SUSPEND_ON的状态的时候，request_suspend_state()；当满足休眠的状态的时候，调用request_suspend_state在suspend_work_queue工作线程上创建early_suspend_work队列，queue_work(suspend_work_queue,&early_suspend_work)。 2）然后通过DECLARE_WORK(early_suspend_work,early_suspend);在early_suspend_work工作队列中添加工作任务调用early_suspend，所以early_suspend函数会被调用。 3）early_suspend函数中通过 list_for_each_entry(pos,&early_suspend_handlers, link) { if (pos->suspend != NULL) pos->suspend(pos)； 在链表中找注册的suspend函数，这个suspend是early的。early_suspend后面调用wake_unlock函数。语句：wake_unlock(&main_wake_lock); 4）wake_unlock()中调用mod_timer启动expire_timer定时器，当定时时间到了，则执行expire_wake_locks函数，将suspend_work加入到suspend_work_queue队列中，分析到这里就可以知道了early_suspend_work和suspend_work这两个队列的先后顺序了（先执行early，定义一段时间后才执行suspend_work），然后会在suspend_work队列中加入suspend的工作任务，所以wakelock.c中的suspend函数会被调用。 5）suspend调用了pm_suspend，通过判断当前的状态，选择enter_state()，在enter_state中，经过了suspend_prepare，suspend_test和suspend_device_and_enter()，在suspend_device_and_enter中调用dpm_suspend_start()，然后调用dpm_suspend()。 6）dpm_suspend中利用while循环在dpm_list链表查找所有devic，然后调用device_suspend来保存状态和结束系统的设备。到了这里，我们就又可以看见在初始化的时候所看到的队列dpm_list。 dpm_list链表的添加是在device_pm_add中完成，请看上一节中。 Wake Lock 我们接下来看一看wakelock的机制是怎么运行和起作用的,主要关注wakelock.c文件就可以了。 wake lock有加锁和解锁两种状态,加锁的方式有两种,一种是永久的锁住,这样的锁除非显示的放开,是不会解锁的,所以这种锁的使用是非常小心的.第二种是超时锁,这种锁会锁定系统唤醒一段时间,如果这个时间过去了,这个锁会自动解除. 锁有两种类型: WAKE_LOCK_SUSPEND这种锁会防止系统进入睡眠 WAKE_LOCK_IDLE这种锁不会影响系统的休眠,作用我不是很清楚. 在wakelock中,会有3个地方让系统直接开始suspend(),分别是: 1）在wake_unlock()中,如果发现解锁以后没有任何其他的wakelock了,就开始休眠 2）在定时器都到时间以后,定时器的回调函数会查看是否有其他的<

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