linux待机流程,Linux睡眠喚醒機制--Kernel態
一、對於休眠(suspend)的簡單介紹?? 在Linux中,休眠主要分三個主要的步驟:?? 1) 凍結用戶態進程和內核態任務
2) 調用注冊的設備的suspend的回調函數, 順序是按照注冊順序
3) 休眠核心設備和使CPU進入休眠態, 凍結進程是內核把進程列表中所有的進程的狀態都設置為停止,並且保存下所有進程的上下文. 當這些進程被解凍的時候,他們是不知道自己被凍結過的,只是簡單的繼續執行。
如何讓Linux進入休眠呢?用戶可以通過讀寫sys文件/sys /power/state 是實現控制系統進入休眠. 比如
# echo mem > /sys/power/state
命令系統進入休眠. 也可以使用
# cat /sys/power/state
來得到內核支持哪幾種休眠方式.
二、Linux Suspend 的流程1. 相關代碼
? kernel/kernel/power/main.c
? kernel/arch/arm/mach-xxx/pm.c
? kernel/driver/base/power/main.c
接下來讓我們詳細的看一下Linux是怎么休眠/喚醒的:
用戶對於/sys/power/state 的讀寫會調用到 kernel/kernel/power/main.c中的state_store()， 用戶可以寫入 const char * const pm_states[] 中定義的字符串， 比如"mem", "standby"。
const char *const pm_states[PM_SUSPEND_MAX] = {
#ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND
[PM_SUSPEND_ON]??= "on",
#endif
[PM_SUSPEND_STANDBY]?= "standby",
[PM_SUSPEND_MEM]?= "mem",
};
常見有standby(suspend to RAM)、mem(suspend to RAM)和disk(suspend to disk)，只是standby耗電更多，返回到正常工作狀態的時間更短。
然后state_store()會調用enter_state()，它首先會檢查一些狀態參數，然后同步文件系統。/**
*??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).
*/
intenter_state(suspend_state_t?state)
{
interror;
if(!valid_state(state))
return-ENODEV;
if(!mutex_trylock(&pm_mutex))
return-EBUSY;
#ifdef?CONFIG_SUSPEND_SYNC_WORKQUEUE
suspend_sys_sync_queue();
#else
printk(KERN_INFO?"PM:?Syncing?filesystems?...?");
sys_sync();
printk("done.\n");
#endif
pr_debug("PM:?Preparing?system?for?%s?sleep\n",?pm_states[state]);
error?=?suspend_prepare();
if(error)
gotoUnlock;
if(suspend_test(TEST_FREEZER))
gotoFinish;
pr_debug("PM:?Entering?%s?sleep\n",?pm_states[state]);
pm_restrict_gfp_mask();
error?=?suspend_devices_and_enter(state);
pm_restore_gfp_mask();
Finish:
pr_debug("PM:?Finishing?wakeup.\n");
suspend_finish();
Unlock:
mutex_unlock(&pm_mutex);
returnerror;
}
2. 準備, 凍結進程?????? 當進入到suspend_prepare()中以后， 它會給suspend分配一個虛擬終端來輸出信息， 然后廣播一個系統要進入suspend的Notify， 關閉掉用戶態的helper進程， 然后一次調用suspend_freeze_processes()凍結所有的進程， 這里會保存所有進程當前的狀態， 也許有一些進程會拒絕進入凍結狀態， 當有這樣的進程存在的時候， 會導致凍結失敗,此函數就會放棄凍結進程，並且解凍剛才凍結的所有進程。
/**
*??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.
*/
staticintsuspend_prepare(void)
{
interror;
if(!suspend_ops?||?!suspend_ops->enter)
return-EPERM;
pm_prepare_console();
error?=?pm_notifier_call_chain(PM_SUSPEND_PREPARE);
if(error)
gotoFinish;
error?=?usermodehelper_disable();
if(error)
gotoFinish;
error?=?suspend_freeze_processes();
if(!error)
return0;
suspend_thaw_processes();
usermodehelper_enable();
Finish:
pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND);
pm_restore_console();
returnerror;
}
3. 讓外設進入休眠??????? 現在, 所有的進程(也包括workqueue/kthread) 都已經停止了，內核態人物有可能在停止的時候握有一些信號量， 所以如果這時候在外設里面去解鎖這個信號量有可能會發生死鎖，所以在外設的suspend()函數里面作lock/unlock鎖要非常小心，這里建議設計的時候就不要在suspend()里面等待鎖。而且因為suspend的時候，有一些Log是無法輸出的，所以一旦出現問題,非常難調試。
然后kernel在這里會嘗試釋放一些內存。
最后會調用suspend_devices_and_enter()來把所有的外設休眠， 在這個函數中， 如果平臺注冊了suspend_ops(通常是在板級定義中定義和注冊，在kernel/arch/arm/mach-xx/pm.c中調用suspend_set_ops)， 這里就會調用 suspend_ops->begin()； 然后調用dpm_suspend_start，他們會依次調用驅動的suspend() 回調來休眠掉所有的設備。
當所有的設備休眠以后， suspend_ops->prepare()會被調用， 這個函數通常會作一些準備工作來讓板機進入休眠。 接下來Linux，在多核的CPU中的非啟動CPU會被關掉，通過注釋看到是避免這些其他的CPU造成race condio，接下來的以后只有一個CPU在運行了。
suspend_ops 是板級的電源管理操作, 通常注冊在文件 arch/arch/mach-xxx/pm.c 中.
接下來， suspend_enter()會被調用， 這個函數會關閉arch irq， 調用 device_power_down()， 它會調用suspend_late()函數， 這個函數是系統真正進入休眠最后調用的函數，通常會在這個函數中作最后的檢查。 如果檢查沒問題， 接下來休眠所有的系統設備和總線，並且調用 suspend_pos->enter() 來使CPU進入省電狀態，這時就已經休眠了。代碼的執行也就停在這里了。/**
*??suspend_devices_and_enter?-?suspend?devices?and?enter?the?desired?system
*??????????????????sleep?state.
*??@state:???????state?to?enter
*/
intsuspend_devices_and_enter(suspend_state_t?state)
{
interror;
if(!suspend_ops)
return-ENOSYS;
trace_machine_suspend(state);
//?如果平臺注冊了suspend_ops(通常是在板級定義中定義和注冊，
//?在kernel/arch/arm/mach-xx/pm.c中調用suspend_set_ops)，
//?這里就會調用?suspend_ops->begin()；
if(suspend_ops->begin)?{
error?=?suspend_ops->begin(state);
if(error)
gotoClose;
}
suspend_console();
suspend_test_start();
//?依次調用驅動的suspend()?回調來休眠掉所有的設備。
error?=?dpm_suspend_start(PMSG_SUSPEND);
if(error)?{
printk(KERN_ERR?"PM:?Some?devices?failed?to?suspend\n");
gotoRecover_platform;
}
suspend_test_finish("suspend?devices");
if(suspend_test(TEST_DEVICES))
gotoRecover_platform;
//?這個函數會關閉arch?irq，?調用?device_power_down()，?它會調用suspend_late()函數，
//?這個函數是系統真正進入休眠最后調用的函數，通常會在這個函數中作最后的檢查。
//?如果檢查沒問題，?接下來休眠所有的系統設備和總線，並且調用?suspend_pos->enter()
//?來使CPU進入省電狀態，這時就已經休眠了。代碼的執行也就停在這里了。
error?=?suspend_enter(state);
Resume_devices:
suspend_test_start();
dpm_resume_end(PMSG_RESUME);
suspend_test_finish("resume?devices");
resume_console();
Close:
if(suspend_ops->end)
suspend_ops->end();
trace_machine_suspend(PWR_EVENT_EXIT);
returnerror;
Recover_platform:
if(suspend_ops->recover)
suspend_ops->recover();
gotoResume_devices;
}
三、Linux Resume流程
如果在休眠中系統被中斷或者其他事件喚醒，接下來的代碼就會開始執行，這個喚醒的順序是和休眠的循序相反的，所以系統設備和總線會首先喚醒，使能系統中斷，使能休眠時候停止掉的非啟動CPU， 以及調用suspend_ops->finish()， 而且在suspend_devices_and_enter()函數中也會繼續喚醒每個設備，使能虛擬終端， 最后調用 suspend_ops->end()。
在返回到enter_state()函數中的，當 suspend_devices_and_enter() 返回以后，外設已經喚醒了，但是進程和任務都還是凍結狀態， 這里會調用suspend_finish()來解凍這些進程和任務， 而且發出Notify來表示系統已經從suspend狀態退出， 喚醒終端。
到這里，所有的休眠和喚醒就已經完畢了，系統繼續運行了。
總結
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