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    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:

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  • 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:

  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.