android 休眠与唤醒II

ndroid 休眠(suspend)
在一个打过android补丁的内核中, state_store()函数会走另一条路,会进入到request_suspend_state()中, 这个文件在earlysuspend.c中. 这些功能都 是android系统加的, 后面会对earlysuspend和late resume 进行介绍.

涉及到的文件:
linux_source/kernel/power/main.c
linux_source/kernel/power/earlysuspend.c
linux_source/kernel/power/wakelock.c
特性介绍
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 不作评论. 这个机制做用在关闭显示的时候, 在这个时候, 一些和显示有关的 设备, 好比LCD背光, 好比重力感应器, 触摸屏, 这些设备都会关掉, 可是系统可能仍是在运行状态(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,因此 android会加入这样一种机制.

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的时候休眠的设备.

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, 系统就没法进入休眠, 能够被用户态程序和内核得到. 这个锁能够是有超时的或者是没有超时的, 超时的锁会在时间过去之后自动解锁. 若是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.

Android Suspend
当用户写入mem 或者 standby到 /sys/power/state中的时候, state_store()会被调用, 而后Android会在这里调用 request_suspend_state() 而标准的Linux会在这里进入enter_state()这个函数. 若是请求的是休眠, 那么early_suspend这个workqueue就会被调用,而且进入early_suspend状态.

void request_suspend_state(suspend_state_t new_state)

{

       unsigned long irqflags;

       int old_sleep;

       spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);

       old_sleep = state & SUSPEND_REQUESTED;

       if (debug_mask & DEBUG_USER_STATE) {

               struct timespec ts;

               struct rtc_time tm;

               getnstimeofday(&ts);

               rtc_time_to_tm(ts.tv_sec, &tm);

               pr_info("request_suspend_state: %s (%d->%d) at %lld " 

                      "(%d-d-d d:d:d. lu UTC)",

                       new_state != PM_SUSPEND_ON ? "sleep" : "wakeup",

                       requested_suspend_state, new_state,

                       ktime_to_ns(ktime_get()),

                       tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,

                       tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec, ts.tv_nsec);

       }

       if (!old_sleep && new_state != PM_SUSPEND_ON) {

               state |= SUSPEND_REQUESTED;

               queue_work(suspend_work_queue, &early_suspend_work);

       } else if (old_sleep && new_state == PM_SUSPEND_ON) { 

              state &= ~SUSPEND_REQUESTED;

               wake_lock(&main_wake_lock);

               queue_work(suspend_work_queue, &late_resume_work);

       }

       requested_suspend_state = new_state;

       spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);

}

Early Suspend
在early_suspend()函数中, 首先会检查如今请求的状态仍是否是suspend, 来防止suspend的请求会在这个时候取消掉(由于这个时候用户进程还在运行),如 果须要退出, 就简单的退出了. 若是没有, 这个函数就会把early suspend中 注册的一系列的回调都调用一次, 而后同步文件系统, 而后放弃掉 main_wake_lock, 这个wake lock是一个没有超时的锁,若是这个锁不释放, 那 么系统就没法进入休眠.

static void early_suspend(struct work_struct *work)

{

       struct early_suspend *pos;

       unsigned long irqflags;

       int abort = 0;

       mutex_lock(&early_suspend_lock);

       spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);

       if (state == SUSPEND_REQUESTED)

               state |= SUSPENDED;

       else

               abort = 1;

       spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);

       if (abort) {

               if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

                       pr_info("early_suspend: abort, state %d", state);

               mutex_unlock(&early_suspend_lock);

               goto abort;

       }

       if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

               pr_info("early_suspend: call handlers");

       list_for_each_entry(pos, &early_suspend_handlers, link) {

               if (pos->suspend != NULL)

                       pos->suspend(pos);

       }

       mutex_unlock(&early_suspend_lock);

       if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

               pr_info("early_suspend: sync");

       sys_sync();

abort:

       spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);

       if (state == SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED)

               wake_unlock(&main_wake_lock);

       spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);

}

Late Resume
当全部的唤醒已经结束之后, 用户进程都已经开始运行了, 唤醒一般会是如下的几种缘由:

来电
若是是来电, 那么Modem会经过发送命令给rild来让rild通知WindowManager有来电响应,这样就会远程调用PowerManagerService来写"on" 到 /sys/power/state 来执行late resume的设备, 好比点亮屏幕等.

用户按键用户按键事件会送到WindowManager中, WindowManager会处理这些 按键事件,按键分为几种状况, 若是案件不是唤醒键(可以唤醒系统的按键) 那么WindowManager会主动放弃wakeLock来使系统进入再次休眠, 若是按键是唤醒键,那么WindowManger就会调用PowerManagerService中的接口来执行 Late Resume.
Late Resume 会依次唤醒前面调用了Early Suspend的设备.
static void late_resume(struct work_struct *work)

{

       struct early_suspend *pos;

       unsigned long irqflags;

       int abort = 0;

       mutex_lock(&early_suspend_lock);

       spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);

       if (state == SUSPENDED)

               state &= ~SUSPENDED;

       else

               abort = 1;

       spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);

       if (abort) {

               if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

                       pr_info("late_resume: abort, state %d", state);

               goto abort;

       }

       if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

               pr_info("late_resume: call handlers");

       list_for_each_entry_reverse(pos, &early_suspend_handlers, link);

               if (pos->resume != NULL)

                       pos->resume(pos);

       if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

               pr_info("late_resume: done");

abort:

       mutex_unlock(&early_suspend_lock);

}

Wake Lock
咱们接下来看一看wake lock的机制是怎么运行和起做用的, 主要关注 wakelock.c文件就能够了.

wake lock 有加锁和解锁两种状态, 加锁的方式有两种, 一种是永久的锁住, 这样的锁除非显示的放开, 是不会解锁的, 因此这种锁的使用是很是当心的. 第二种是超时锁, 这种锁会锁定系统唤醒一段时间, 若是这个时间过去了, 这个锁会自动解除.

锁有两种类型:

WAKE_LOCK_SUSPEND 这种锁会防止系统进入睡眠
WAKE_LOCK_IDLE 这种锁不会影响系统的休眠, 做用我不是很清楚.
在wake lock中, 会有3个地方让系统直接开始suspend(), 分别是:

在wake_unlock()中, 若是发现解锁之后没有任何其余的wake lock了, 就开始休眠
在定时器都到时间之后, 定时器的回调函数会查看是否有其余的wake lock, 若是没有, 就在这里让系统进入睡眠.
在wake_lock() 中, 对一个wake lock加锁之后, 会再次检查一下有没有锁, 我想这里的检查是没有必要的, 更好的方法是使加锁的这个操做原子化, 而 不是繁冗的检查. 并且这样的检查也有可能漏掉.
Suspend
当wake_lock 运行 suspend()之后, 在wakelock.c的suspend()函数会被调用,这个函数首先sync文件系统,而后调用pm_suspend(request_suspend_state),接下来pm_suspend()就会调用enter_state()来进入Linux的休眠流程..

static void suspend(struct work_struct *work)

{

       int ret;

       int entry_event_num;

       if (has_wake_lock(WAKE_LOCK_SUSPEND)) {

               if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND) 

                      pr_info("suspend: abort suspend");

               return;

       }

       entry_event_num = current_event_num;

       sys_sync();

       if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

               pr_info("suspend: enter suspend");

       ret = pm_suspend(requested_suspend_state);

       if (current_event_num == entry_event_num) {

               wake_lock_timeout(&unknown_wakeup, HZ / 2);

       }

}

Android于标准Linux休眠的区别 pm_suspend() 虽然会调用enter_state()来进入标准的Linux休眠流程,可是还 是有一些区别:

当进入冻结进程的时候, android首先会检查有没有wake lock,若是没有, 才会中止这些进程, 由于在开始suspend和冻结进程期间有可能有人申请了 wake lock,若是是这样, 冻结进程会被中断. 在suspend_late()中, 会最后检查一次有没有wake lock, 这有多是某种快速申请wake lock,而且快速释放这个锁的进程致使的,若是有这种状况, 这里会返回错误, 整个suspend就会所有放弃.若是pm_suspend()成功了,LOG的输出能够经过在kernel cmd里面增长 "no_console_suspend" 来看到suspend和resume过程当中的log输出。