休眠/喚醒在嵌入式Linux中是非常重要的部分,嵌入式設(shè)備盡可能的進入休眠狀 態(tài)來延長電池的續(xù)航時間.這篇文章就詳細介紹一下Linux中休眠/喚醒是如何工作 的

我的linux內(nèi)核版本：3.0.31

對于休眠(suspend)的簡單介紹

在Linux中,休眠主要分三個主要的步驟:

1、凍結(jié)用戶態(tài)進程和內(nèi)核態(tài)任務

2、調(diào)用注冊的設(shè)備的suspend的回調(diào)函數(shù)

3、順序是按照注冊順序

休眠核心設(shè)備和使CPU進入休眠態(tài)凍結(jié)進程是內(nèi)核把進程列表中所有的進程的狀態(tài)都設(shè)置為停止,并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(jié)過的,只是簡單的繼續(xù)執(zhí)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(xiàn)控制系統(tǒng)進入休眠. 比如

# echo mem > /sys/power/state

命令系統(tǒng)進入休眠. 也可以使用

# cat /sys/power/state

來得到內(nèi)核支持哪幾種休眠方式.

Linux Suspend 的流程

相關(guān)的文件:

你可以通過訪問Linux內(nèi)核網(wǎng)站來得到源代碼,下面是文件的路徑:

kernel/kernel/power/main.c

kernel/kernel/power/suspend.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. Let ‘s going to see how these happens.

用戶對于/sys/power/state 的讀寫會調(diào)用到 main.c中的state_store(), 用戶可以寫入 const char * const pm_state[] 中定義的字符串, 比如”mem”, “standby”.當然一般是由suspend和resume的按鍵控制的

然后state_store()會調(diào)用enter_state(), 它首先會檢查一些狀態(tài)參數(shù),然后同步文件系統(tǒng). 下面是代碼:

[html]?view plain?copy

/**??

*??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).??

*/??

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]);??

pm_restrict_gfp_mask();??

error?=?suspend_devices_and_enter(state);??

pm_restore_gfp_mask();??

Finish:??

pr_debug("PM:?Finishing?wakeup. ");??

suspend_finish();??

Unlock:??

mutex_unlock(&pm_mutex);??

return?error;??

}??

準備, 凍結(jié)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(tǒng)要進入suspend的Notify, 關(guān)閉掉用戶態(tài)的helper進程, 然后依次調(diào)用suspend_freeze_processes()凍結(jié)所有的進程, 這里會保存所有進程當前的狀態(tài), 也許有一些進程會拒絕進入凍結(jié)狀態(tài), 當有這樣的進程存在的時候, 會導致凍結(jié)失敗,此函數(shù)就會放棄凍結(jié)進程,并且解凍剛才凍結(jié)的所有進程.

[html]?view plain?copy

/**??

*??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;??

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;??

error?=?suspend_freeze_processes();??

if?(!error)??

return?0;??

suspend_thaw_processes();??

usermodehelper_enable();??

Finish:??

pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND);??

pm_restore_console();??

return?error;??

}??

讓外設(shè)進入休眠

現(xiàn)在, 所有的進程(也包括workqueue/kthread) 都已經(jīng)停止了, 內(nèi)核態(tài)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(shè)里面去解鎖這個信號 量有可能會發(fā)生死鎖, 所以在外設(shè)的suspend()函數(shù)里面作lock/unlock鎖要非常 小心,這里建議設(shè)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(xiàn)問題,非常難調(diào)試.

然后kernel在這里會嘗試釋放一些內(nèi)存.

最后會調(diào)用suspend_devices_and_enter()來把所有的外設(shè)休眠, 在這個函數(shù)中, 如果平臺注冊了suspend_pos(通常是在板級定義中定義和注冊), 這里就會調(diào)用 suspend_ops->begin(), 然后driver/base/power/main.c 中的 device_suspend()->dpm_suspend() 會被調(diào)用,他們會依次調(diào)用驅(qū)動的suspend() 回調(diào)來休眠掉所有的設(shè)備.

當所有的設(shè)備休眠以后, suspend_ops->prepare()會被調(diào)用, 這個函數(shù)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(guān)掉, 通過注釋看到是避免這些其他的CPU造成race condion,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/xxx/mach-xxx/pm.c 中.

接下來, suspend_enter()會被調(diào)用, 這個函數(shù)會關(guān)閉arch irq, 調(diào)用 device_power_down(), 它會調(diào)用suspend_late()函數(shù), 這個函數(shù)是系統(tǒng)真正進入 休眠最后調(diào)用的函數(shù), 通常會在這個函數(shù)中作最后的檢查. 如果檢查沒問題, 接 下來休眠所有的系統(tǒng)設(shè)備和總線, 并且調(diào)用 suspend_pos->enter() 來使CPU進入 省電狀態(tài). 這時候,就已經(jīng)休眠了.代碼的執(zhí)行也就停在這里了.

[html]?view plain?copy

/**??

*??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;??

if?(!suspend_ops)??

return?-ENOSYS;??

trace_machine_suspend(state);??

if?(suspend_ops->begin)?{??

error?=?suspend_ops->begin(state);??

if?(error)??

goto?Close;??

}??

suspend_console();??

suspend_test_start();??

error?=?dpm_suspend_start(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;??

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);??

return?error;??

Recover_platform:??

if?(suspend_ops->recover)??

suspend_ops->recover();??

goto?Resume_devices;??

}??

RESUME

如果在休眠中系統(tǒng)被中斷或者其他事件喚醒, 接下來的代碼就會開始執(zhí)行, 這個 喚醒的順序是和休眠的循序相反的,所以系統(tǒng)設(shè)備和總線會首先喚醒,使能系統(tǒng)中 斷, 使能休眠時候停止掉的非啟動CPU, 以及調(diào)用suspend_ops->finish(), 而且 在suspend_devices_and_enter()函數(shù)中也會繼續(xù)喚醒每個設(shè)備,使能虛擬終端, 最后調(diào)用 suspend_ops->end().

在返回到enter_state()函數(shù)中的, 當 suspend_devices_and_enter() 返回以后, 外設(shè)已經(jīng)喚醒了, 但是進程和任務都還是凍結(jié)狀態(tài), 這里會調(diào)用suspend_finish()來解凍這些進程和任務, 而且發(fā)出Notify來表示系統(tǒng)已經(jīng)從suspend狀態(tài)退出, 喚醒終端.

到這里, 所有的休眠和喚醒就已經(jīng)完畢了, 系統(tǒng)繼續(xù)運行了.

?