工作需要,需要对这一块深入学习。故在此做一点分析记录,存疑解惑。
一、开篇
1.Linux 描述的电源状态
- On(on) S0 - Working
- Standby (standby) S1 - CPU and RAM are powered but not executed
- Suspend to RAM(mem) S3 - RAM is powered and the running content is saved to RAM
- Suspend to Disk,Hibernation(disk) S4 - All content is saved to Disk and power down
S3 aka STR(suspend to ram),挂起到内存,简称待机。计算机将目前的运行状态等数据存放在内存,关闭硬 盘、外设等设备,进入等待状态。此时内存仍然需要电力维持其数据,但整机耗电很少。恢复时计算机从内存读出数据,回到挂起前的状态,恢复速度较快。对 DDR的耗电情况进行优化是S3性能的关键,大多数手持设备都是用S3待机。
S4 aka STD(suspend to disk),挂起到硬盘,简称休眠。把运行状态等数据存放在硬盘上某个文件或者某个特定的区域,关闭硬盘、外设等设备,进入关机状态。此时计算机完全关闭,不耗电。恢复时计算机从休眠文件/分区中读出数据,回到休眠前的状态,恢复速度较慢。电子书项目中,见过一款索尼的电子书,没有定义关机状态,只定义了S4,从而提高开机速度。
以上摘录自:http://cache.baiducontent.com/c?m=9f65cb4a8c8507ed4fece763104
6893b4c4380147d8c8c4668d4e419ce3b4c413037bfa6663f405a8e906b6075fc
4d5bedfb6079370123b598938f4a85ac925f75ce786a6459db0144dc5bf0dc475
5d627e44de8df4aa0fcad7384afa28d880311dd52756d87849c5b704f9634b6&p
=c933cc16d9c116f51ebd9b7d0a13cd&newp=8366c54ad5c444e411b3c22d0214cf2
31610db2151d6db10349dcd1e&user=baidu&fm=sc&query=pm_autosleep_init&qid=&p1=1
在阅读下面的内容之前,强烈建议阅读下。
Android在Linux内核原有的睡眠唤醒机制上面新增了三个,如下:
• Wake Lock 唤醒锁机制;
• Early Suspend 预挂起机制;
• Late Resume 迟唤醒机制;
我们来看一张Android睡眠唤醒机制的框架图:
• Android特有的earlysuspend: request_suspend_state(state)
• Linux标准的suspend: enter_state(state)
二、相关代码涉及文件
• Frameworks
// 供给上层应用程序调用的接口
frameworks/base/core/java/android/os/PowerManager.java
// 具体实现PowerManager类中的接口
frameworks/base/services/java/com/android/server/PowerManagerService.java
// 被PowerManagerService类调用
frameworks/base/core/java/android/os/ Power.java
• JNI
// 实现Power类中的JNI接口
frameworks/base/core/jni/android_os_Power.cpp
• HAL
// 进行sysfs用户接口的操作
hardware/libhardware_legacy/power/power.c
• Kernel
kernel/kernel/power/main.c
kernel/kernel/power/earlysuspend.c
kernel/kernel/power/suspend.c
kernel/kernel/power/wakelock.c
kernel/kernel/power/userwakelock.c
在应用程序框架层中,PowerManager类是面向上层应用程序的接口类,提供了Wake Lock机制(同时也是睡眠唤醒子系统)的基本接口(唤醒锁的获取和释放)。上层应用程序通过调用这些接口,实现对系统电源状态的监控。
• PowerManager类通过IBinder这种Android中特有的通信模式,与PowerManagerService 类进行通信。
• PowerManagerService 是PowerManager 类中定义的接口的具体实现,并进一步调用Power 类来与下一层进行通信。PowerManagerService 类是WakeLock 机制在应用程序框架层的核心,他们对应用程调用PowerManager类接口时所传递的参数进行初步的分析和对应的设置,并管理一个唤醒锁队列,然后配合其他模块(例如WatchDog、BatteryService、ShutdownThread 等)的状态信息,做出决策,调用Power类的对应接口,最终通过JNI 接口,调用到硬件抽象层中的函数,对sysfs 的用户接口进行操作,从而触发内核态实现的功能。
三、Kernel用户空间接口分析
1. sysfs的属性文件
电源管理内核层给应用层提供的接口就是sysfs 文件系统,所有的相关接口都通过sysfs实现。Android上层frameworks也是基于sysfs做了包装,最终提供给Android java应用程序的是java类的形式。
Android系统会在sysfs里面创建以entry:
/sys/power/state
/sys/power/wake_lock
/sys/power/wake_unlock
echo mem > /sys/power/state或echo standby > /sys/power/state: 命令系统进入earlysuspend状态,那些注册了early suspend handler的驱动将依次进入各自的earlysuspend 状态。
echo on > /sys/power/state: 将退出early suspend状态
echo disk > /sys/power/state: 命令系统进入hibernation状态
echo lockname > /sys/power/wake_lock: 加锁“lockname”
echo lockname > /sys/power/wake_unlock: 解锁“lockname”
上述是分别加锁和解锁的命令,一旦系统中所有wakelock被解锁,系统就会进入suspend状态,可见Linux中原本使系统
suspend 的操作(echo mem > /sys/power/state 等)在Android被替换成使系统进入early
suspend;而wake lock 机制成为用户命令系统进入suspend状态的唯一途径。
Kernel与HAL接口是通过/sys/power下面的一系统文件来实现的,如:/sys/power/state.在用户空间接口中,定义了一组sysfs的属性文件,其中一个定义是:
1 power_attr(state)
这个宏的代码如下:
1 #define power_attr(_name) 2 static struct kobj_attribute _name##_attr = { 3 .attr = { 4 .name = __stringify(_name), 5 .mode = 0644, 6 }, 7 .show = _name##_show, 8 .store = _name##_store,
展开后的代码是:
1 #define power_attr(state) 2 static struct kobj_attribute state_attr = { 3 .attr = { 4 .name = "state", 5 .mode = 0644, 6 }, 7 .show = state_show, 8 .store = state_store,
2. 创建sysfs文件
1 static int __init pm_init(void) 2 { 3 int error = pm_start_workqueue(); 4 if (error) 5 return error; 6 hibernate_image_size_init(); 7 hibernate_reserved_size_init(); 8 power_kobj = kobject_create_and_add("power", NULL); 9 if (!power_kobj) 10 return -ENOMEM; 11 error = sysfs_create_group(power_kobj, &attr_group); //创建sys文件接口 12 if (error) 13 return error; 14 pm_print_times_init(); 15 return pm_autosleep_init(); //创建auto_sleep工作队列,也把用户态向autosleep 写入当作wakeup_source 16 } 17 18 core_initcall(pm_init) //调用pm_init
pm_init函数执行后,会创建/sys/power目录,且目录下会建立一系列属性文件,其中一个是/sys/power/state文件。用户空间写该文件将会导致state_store被调用,读该文件将会导致state_show函数被调用。
2. 标准的Linux内核调用suspend流程
1 static ssize_t state_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, 2 const char *buf, size_t n) 3 { 4 suspend_state_t state; 5 int error; 6 7 error = pm_autosleep_lock(); 8 if (error) 9 return error; 10 11 if (pm_autosleep_state() > PM_SUSPEND_ON) { // autosleep是android内核为了跟主线内核兼容所引入的 12 error = -EBUSY; 13 goto out; 14 } 15 16 state = decode_state(buf, n); 17 if (state < PM_SUSPEND_MAX) 18 error = pm_suspend(state); // 进入suspend 的模式 19 else if (state == PM_SUSPEND_MAX) 20 error = hibernate(); // 进入冬眠模式 21 else 22 error = -EINVAL; 23 24 out: 25 pm_autosleep_unlock(); 26 return error ? error : n;
当底层接受到上层传递到的值进行一些列的操作,有很多的state 状态:
1 #define PM_SUSPEND_ON ((__force suspend_state_t) 0) // S0 2 #define PM_SUSPEND_STANDBY ((__force suspend_state_t) 1) // S1 3 #define PM_SUSPEND_MEM ((__force suspend_state_t) 3) // S2 4 #define PM_SUSPEND_MAX ((__force suspend_state_t) 4) // S3
在state_store中,若定义了CONFIG_EARLYSUSPEND,则执行 request_suspend_state(state)以先进入earlysuspend,然后根据wake_lock的状态决定是否进入 suspend;否则直接执行enter_state(state)以进入suspend状态。我们来看下pm_suspend的原生代码:
1 int pm_suspend(suspend_state_t state) 2 { 3 int error; 4 5 if (state <= PM_SUSPEND_ON || state >= PM_SUSPEND_MAX) // state参数无效 6 return -EINVAL; 7 8 pm_suspend_marker("entry"); 9 error = enter_state(state); 10 if (error) { 11 suspend_stats.fail++; 12 dpm_save_failed_errno(error); 13 } else { 14 suspend_stats.success++; 15 } 16 pm_suspend_marker("exit"); 17 return error;
三、Android 休眠(suspend)
1. 相关文件
• kernel/kernel/power/main.c
• kernel/kernel/power/earlysuspend.c
• kernel/kernel/power/wakelock.c
2. 特性介绍
1) Early Suspend
Early suspend
是android 引进的一种机制,这种机制在上游备受争议,这里不做评论。
这个机制作用是在关闭显示的时候,一些和显示有关的设备,比如LCD背光、重力感应器、
触摸屏都会关掉,但是系统可能还是在运行状态(这时候还有wake lock)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) Late Resume
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Early Suspend时休眠的设备。
3) Wake Lock
wake_lock
在Android的电源管理系统中扮演一个核心的角色。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,超时的锁会在超时以后自动解锁。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. Android Suspend
main.c文件是整个框架的入口。用户可以通过读写sys文件/sys/power/state实现控制系统进入低功耗状态。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_states[] 中定义的字符串, 比如“on”,“mem”,“standby”,“disk”。
1 const char *const pm_states[PM_SUSPEND_MAX] = { 2 [PM_SUSPEND_FREEZE] = "freeze", 3 [PM_SUSPEND_STANDBY] = "standby", 4 [PM_SUSPEND_MEM] = "mem", 5 }
state_store()首先判断用户写入的是否是“disk”字符串,如果是则调用hibernate()函数命令系统进入hibernation状 态。如果是其他字符串则调用request_suspend_state()(如果定义 CONFIG_EARLYSUSPEND)或者调用enter_state()(如果未定义CONFIG_EARLYSUSPEND)。 request_suspend_state()函数是android相对标准linux改动的地方,它实现在earlysuspend.c中。在标准 linux内核中,用户通过 sysfs 写入“mem”和“standby”时,会直接调用enter_state()进入suspend模式,但在android中则会调用request_suspend_state()函数进入early suspend状态。request_suspend_state()函数代码如下:
1 void request_suspend_state(suspend_state_t new_state) 2 { 3 unsigned long irqflags; 4 int old_sleep; 5 6 #ifdef CONFIG_PLAT_RK 7 if (system_state != SYSTEM_RUNNING) 8 return; 9 #endif 10 11 spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags); 12 old_sleep = state & SUSPEND_REQUESTED; 13 if (debug_mask & DEBUG_USER_STATE) { 14 struct timespec ts; 15 struct rtc_time tm; 16 getnstimeofday(&ts); 17 rtc_time_to_tm(ts.tv_sec, &tm); 18 pr_info("request_suspend_state: %s (%d->%d) at %lld " 19 "(%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%09lu UTC)\n", 20 new_state != PM_SUSPEND_ON ? "sleep" : "wakeup", 21 requested_suspend_state, new_state, 22 ktime_to_ns(ktime_get()), 23 tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday, 24 tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec, ts.tv_nsec); 25 } 26 if (!old_sleep && new_state != PM_SUSPEND_ON) { 27 state |= SUSPEND_REQUESTED; 28 //进入Early suspend处理,执行函数early_suspend 29 queue_work(suspend_work_queue, &early_suspend_work); 30 } else if (old_sleep && new_state == PM_SUSPEND_ON) { 31 state &= ~SUSPEND_REQUESTED; 32 wake_lock(&main_wake_lock); 33 //进入Late resume处理,执行函数late_resume 34 queue_work(suspend_work_queue, &late_resume_work); 35 } 36 requested_suspend_state = new_state; 37 spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags); 38 }
TAG:
1 const char * const OLD_PATHS[] = { 2 "/sys/android_power/acquire_partial_wake_lock", 3 "/sys/android_power/release_wake_lock", 4 }; 5 6 const char * const NEW_PATHS[] = { 7 "/sys/power/wake_lock", 8 "/sys/power/wake_unlock", 9 };
1 static inline void 2 initialize_fds(void) 3 { 4 // XXX: should be this: 5 //pthread_once(&g_initialized, open_file_descriptors); 6 // XXX: not this: 7 if (g_initialized == 0) { 8 if(open_file_descriptors(NEW_PATHS) < 0) 9 open_file_descriptors(OLD_PATHS); 10 g_initialized = 1; 11 }
未完待续......
本文很多内容参考且摘录自:
http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/8136691
http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/8137952
http://blog.csdn.net/myarrow/article/details/8137566
http://blog.csdn.net/sunweizhong1024/article/details/17102047
Android电源管理-休眠简要分析,布布扣,bubuko.com
原文:http://www.cnblogs.com/tangdoudou/p/3807936.html