Linux電源管理(2)_Generic PM之基本概念和軟件架構

作者：wowo 發布于：2014-5-13 19:24

分類：電源管理子系統

1. 前言

這里的Generic PM，是蝸蝸自己起的名字，指Linux系統中那些常規的電源管理手段，包括關機(Power off)、待機(Standby or Hibernate)、重啟(Reboot)等。這些手段是在嵌入式Linux普及之前的PC或者服務器時代使用的。在那個計算機科學的蠻荒時代，人類在摩爾定律的刺激下，孜孜追求的是計算機的計算能力、處理性能，因此并不特別關心Power消耗。

在這種背景下發展出來的Linux電源管理機制，都是粗放的、靜態的、被動的，具體請參考下面的介紹。

2. Generic PM在Linux操作系統中的表現形式

Linux操作系統中，和Generic PM有關的操作如下面圖片：

該圖片截取自蝸蝸使用的“Linux ubuntu 2.6.32-38”系統，共有3部分組成：

第1部分是系統關機、重啟等操作的界面，共包含Hibernate、Restart、Shutdown三個操作選項；

2、3部分是“電源管理屬性”設置，所謂的電源管理屬性，可以配置系統在不同供電模式下(如AC Power、Battery等，由于蝸蝸的機器是PC機，因此就沒有電池供電的選項)，處于Inactive狀態多久后，系統關閉Display，或者進入Sleep狀態。

本文將會圍繞上面提到的各個名詞，講述它們的意義、在內核中的實現方式。開始之前，先解釋一下這些詞匯的意義。

Shutdown，很好理解，就是關機的意思。同時意味著不再使用計算機。

Restart，也很好理解，就是重啟系統的意思。重啟的過程，不再使用計算機。

Hibernate，可翻譯為冬眠。

聽到“冬眠”這個詞，您是否眼前一亮？蝸蝸在“Linux電源管理(1)_整體架構”中解釋電源管理的概念的時候，提到過，動物冬眠就是大自然所設計的電源管理方式的一種。在動物界，冬眠是指動物們(通常針對溫血動物)通過降低體溫的方式而進入的類似昏睡的生理狀態，在這種狀態下，需要消耗的能量較少，從而可以達到省電(能量)的目的。

而在計算機界，設計師們也借用了“冬眠”的概念，在不需要使用計算機時，將它當前的所有現場(執行的程序、顯示器顯示的圖像、正在播放的聲音等)保存到一些斷電不會丟失的存儲器中(如硬盤中)，然后將計算機關閉。重新開啟后，系統會從存儲器中將關閉前的現場讀取出來并恢復，此時從使用者的角度看，計算機就像沒有關閉過一樣。

如果把計算機界的“冬眠”搬到動物界，會是這樣的場景：一只恐龍，邁著八字步，吃著香蕉，晃晃悠悠的走在樹林中。然后，無聊的孫猴子來了，喊了一聲“定！”，恐龍就定在那里了。再然后，一萬年過去了，無聊的孫猴子又來了，喊了一聲“動！”，恐龍繼續邁著八字步，吃著香蕉，就像什么事情都沒有發生一樣。

Sleep，睡眠。這個詞也是從生物界學來的。想象一下“睡眠”和“冬眠”的區別？“睡眠”睡的輕，隨時都可以醒來。在計算機中，Hibernate需要把現場保存到斷電不丟失的存儲器中，并在醒來的時候讀回來，這些可能需要較長的時間(因為斷電不丟失存儲器的訪問速度都比較慢)。如果想快點，就把現場保存在內存中就可以了，這就是Sleep。不過這是要付出代價的，內存要保持供電，這就要消耗能量，魚與熊掌不可兼得啊！

Auto Sleep，查看上面圖片第3個部分，可以設置系統“處于Inactive狀態多久后，自動進入Sleep狀態”。比如我正在寫這篇文章，然后被老婆喊去跪搓衣板了，一跪兩個小時。這兩個小時內，計算機不再被使用，如果不進入Sleep狀態，將會消耗很多能量。為了避免這無謂的消耗，可以讓系統在符合條件時(如20分鐘不使用)，自動睡下去。

Auto put display to Sleep，原理類似，只是操作的對象是Display(顯示器等)。

注：

不知讀者有沒有注意到，蝸蝸在解釋上面的詞匯時，一直在用紅色字體強調“計算機不再使用”。這就是Generic PM和Runtime PM的本質區別，即，在使用者的主觀意愿上，是否需要暫停使用計算機(哪怕短短的一段時間)。

這也是Generic PM在傳統的計算機操作系統中被廣泛使用的原因，因為那個時候對計算機的使用大多是主動方式。而對當前的移動互聯來說，就非常不合時宜了，因為人們需要移動設備實時在線、實時接收被動事件(如來電)，也就不可能主觀地暫停使用(哪怕短短的一段時間)。這種最終需求的差異，會導致在軟件設計上有很大的差別，正因為如此，Runtime PM的出現和盡快成熟，才顯得格外重要。

3. Generic PM的軟件架構

在介紹完Generic PM的基本概念后，我們來看一下它在Linux內核中的整體實現，并抽象出簡單的軟件架構，以便再后續的文章中，對Generic PM的主要組成部分進行更為細致的分析。具體如下：

根據上面的描述可知，Generic PM主要處理關機、重啟、冬眠(Hibernate)、睡眠(Sleep，在Kernel中也稱作Suspend)。在內核中，大致可以分為三個軟件層次：

API Layer，用于向用戶空間提供接口，其中關機和重啟的接口形式是系統調用(在新的內核中，關機接口還有一種新方式，具體講到的時候再說)，Hibernate和Suspend的接口形式是sysfs。

PM Core，位于kernel/power/目錄下，主要處理和硬件無關的核心邏輯。

PM Driver，分為兩個部分，一是體系結構無關的Driver，提供Driver框架(Framework)。另一部分是具體的體系結構相關的Driver，這也是電源管理驅動開發需要涉及到的內容(圖中紅色邊框的模塊)。

另外，電源管理是一個系統級的模塊，因而會涉及到設備模型、進程管理等等方方面面的內容，我們可以在后續具體的分析過程中，細細品味。

原創文章，轉發請注明出處。蝸窩科技，www.wowotech.net。

評論：

qkpidan

2019-12-06 13:55

生日：

MAGIC2???? 28.12.1969

MAGIC2A???? 5.12.1996

MAGIC2B??16.04.1998

MAGIC2C?? 20.11.2000

henry

2019-10-30 20:10

勘誤：

STR: suspend to RAM

STD: suspend to Disk

2019-10-28 13:52

猛一查STD和STR還查不到，一想：

STD:sleep to disk

STR:sleep to ram

recome

2018-11-05 14:23

不知道你們還維護不？ user端，我看打開/sys/power/autosleep??這端口，并且write 寫值就可以了，但是在內核中搜索沒有看見創建節點的程序，還有就是write的接口實現。

recome

2018-11-05 14:52

@recome：一般的驅動在內核中創建了節點，和讀寫操作，但是在內核中沒有找到，請問一下，這是怎么創建的呢？

recome

2018-09-26 17:57

請問一下，autosleep 函數裏面沒有時間參數，那麼，怎麼知道多長時間sleep呢？

2018-09-26 18:45

@recome：kernel的autosleep是“事件”驅動的，不是“時間”驅動。

簡單的說，沒事兒的時候，就睡，有事兒就醒，不管“白天還是黑夜”。

2018-02-01 11:28

看到上面Hibernate的解釋，應該就是和虛擬機系統的掛起一樣

周末花褲衩

2017-09-21 20:17

wowo大神，能介紹一下什么是early suspend/late resume機制嗎

2017-09-22 09:10

@周末花褲衩：early suspend/late resume是之前android使用的、已經過時了的一個技術，我們不會再花時間去介紹它啦……

edwin

2015-09-01 11:03

wowo,請教一下在新的內核中已經不再使用early suspend/late resume 機制了，那么以前用此機制來實現的驅動suspend/resume功能現在用什么取代呢？

2015-09-01 12:26

@edwin：應該使用Runtime PM。

2015-06-27 11:02

小白弱問一下，體系結構無關和相關的driver分別是對應哪個目錄？

體系結構無關的Driver，提供Driver框架(Framework),是指的/drivers/base/power/*?

體系結構相關的driver，是指soc外面的外設嗎？

謝謝！

2015-06-27 15:54

@koala：是的，你說的很正確~~~

2015-04-30 22:20

站在代碼外邊分析問題。高屋建瓴。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的linux 电池管理软件,Linux电源管理(2)_Generic PM之基本概念和软件架构的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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