android 休眠唤醒机制分析(二) — early_suspend

2022-08-07 21:47:30

本文转自：http://blog.csdn.net/g_salamander/article/details/7982170

early_suspend是Android休眠流程的第一阶段即浅度休眠，不会受到wake_lock的阻止，一般用于关闭lcd、tp等设备为运行的应用节约电能。Android的PowerManagerService会根据用户的操作情况调整电源状态，如果需要休眠则会调用到HAL层的set_screen_state()接口，在set_screen_state()中会向/sys/power/state节点写入"mem"值让驱动层开始进入休眠流程。

一、休眠唤醒机制及其用户空间接口

Linux系统支持如下休眠唤醒等级

[cpp] view plaincopy
 
  1. const char *const pm_states[PM_SUSPEND_MAX] = {  
  2. #ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND  
  3.     [PM_SUSPEND_ON]     = "on",  
  4. #endif  
  5.     [PM_SUSPEND_STANDBY]    = "standby",  
  6.     [PM_SUSPEND_MEM]    = "mem",  
  7. };  

但在Android中一般只支持"on"和"mem"，其中"on"为唤醒设备，"mem"为休眠设备。/sys/power/state节点的读写操作如下：

[cpp] view plaincopy
 
  1. static ssize_t state_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,  
  2.               char *buf)  
  3. {  
  4.     char *s = buf;  
  5. #ifdef CONFIG_SUSPEND  
  6.     int i;  
  7.   
  8.     for (i = 0; i < PM_SUSPEND_MAX; i++) {  
  9.         if (pm_states[i] && valid_state(i))  
  10.             s += sprintf(s,"%s ", pm_states[i]);  // 打印系统支持的休眠等级  
  11.     }  
  12. #endif  
  13. #ifdef CONFIG_HIBERNATION  
  14.     s += sprintf(s, "%s\n", "disk");  
  15. #else  
  16.     if (s != buf)  
  17.         /* convert the last space to a newline */  
  18.         *(s-1) = ‘\n‘;  
  19. #endif  
  20.     return (s - buf);  
  21. }  
  22.   
  23. static ssize_t state_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,  
  24.                const char *buf, size_t n)  
  25. {  
  26. #ifdef CONFIG_SUSPEND  
  27. #ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND  
  28.     suspend_state_t state = PM_SUSPEND_ON;  
  29. #else  
  30.     suspend_state_t state = PM_SUSPEND_STANDBY;  
  31. #endif  
  32.     const char * const *s;  
  33. #endif  
  34.     char *p;  
  35.     int len;  
  36.     int error = -EINVAL;  
  37.   
  38.     p = memchr(buf, ‘\n‘, n);  
  39.     len = p ? p - buf : n;  
  40.   
  41.     /* First, check if we are requested to hibernate */  
  42.     if (len == 4 && !strncmp(buf, "disk", len)) {  
  43.         error = hibernate();  
  44.   goto Exit;  
  45.     }  
  46.   
  47. #ifdef CONFIG_SUSPEND  
  48.     for (s = &pm_states[state]; state < PM_SUSPEND_MAX; s++, state++) {  
  49.         if (*s && len == strlen(*s) && !strncmp(buf, *s, len))  
  50.             break;  
  51.     }  
  52.     if (state < PM_SUSPEND_MAX && *s)  
  53. #ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND  
  54.         if (state == PM_SUSPEND_ON || valid_state(state)) {  
  55.             error = 0;  
  56.             request_suspend_state(state);  // 请求进入android的休眠流程  
  57.         }  
  58. #else  
  59.         error = enter_state(state);  // linux的标准休眠流程  
  60. #endif  
  61. #endif  
  62.   
  63.  Exit:  
  64.     return error ? error : n;  
  65. }  
  66.   
  67. power_attr(state);  

其中state_show()为节点的读函数，主要打印出系统支持的休眠等级；state_store()为节点的写函数，根据参数请求休眠或者唤醒流程。节点的创建代码如下：

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. static struct attribute * g[] = {  
  2.     &state_attr.attr,        // state节点  
  3. #ifdef CONFIG_PM_TRACE  
  4.     &pm_trace_attr.attr,  
  5. #endif  
  6. #if defined(CONFIG_PM_SLEEP) && defined(CONFIG_PM_DEBUG)  
  7.     &pm_test_attr.attr,      // pm_test节点  
  8. #endif  
  9. #ifdef CONFIG_USER_WAKELOCK  
  10.     &wake_lock_attr.attr,    // wake_lock节点  
  11.     &wake_unlock_attr.attr,  // wake_unlock节点  
  12. #endif  
  13.     NULL,  
  14. };  
  15.   
  16. static struct attribute_group attr_group = {  
  17.     .attrs = g,  
  18. };  
  19.   
  20. static int __init pm_init(void)  
  21. {  
  22.     int error = pm_start_workqueue();  
  23.     if (error)  
  24.         return error;  
  25.     power_kobj = kobject_create_and_add("power", NULL);  // 创建power节点  
  26.     if (!power_kobj)  
  27.         return -ENOMEM;  
  28.     return sysfs_create_group(power_kobj, &attr_group);  // 创建一组属性节点  
  29. }  
  30.   
  31. core_initcall(pm_init);  

二、early_suspend 实现

1、early_suspend 定义、接口及其用法

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. enum {  
  2.     EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN = 50,  
  3.     EARLY_SUSPEND_LEVEL_STOP_DRAWING = 100,  
  4.     EARLY_SUSPEND_LEVEL_DISABLE_FB = 150,  
  5. };  
  6. struct early_suspend {  
  7. #ifdef CONFIG_HAS_EARLYSUSPEND  
  8.     struct list_head link;  // 链表节点  
  9.     int level;              // 优先等级  
  10.     void (*suspend)(struct early_suspend *h);  
  11.     void (*resume)(struct early_suspend *h);  
  12. #endif  
  13. };  

可以看到early_suspend由两个函数指针、链表节点、优先等级组成；内核默认定义了3个优先等级，在suspend的时候先执行优先等级低的handler，在resume的时候则先执行等级高的handler，用户可以定义自己的优先等级；early_suspend向内核空间提供了2个接口用于注册和注销handler：

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. void register_early_suspend(struct early_suspend *handler);  
  2. void unregister_early_suspend(struct early_suspend *handler);  

其中register_early_suspend()用于注册，unregister_early_suspend用于注销；一般early_suspend的使用方式如下：

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. ts->earlysuspend.suspend = sitronix_i2c_suspend_early;  
  2. ts->earlysuspend.resume = sitronix_i2c_resume_late;  
  3. ts->earlysuspend.level = EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN;  
  4. register_early_suspend(&ts->earlysuspend);  

设置好suspend和resume接口，定义优先等级，然后注册结构即可。

 

2、初始化信息

我们看一下early_suspend需要用到的一些数据：

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. static DEFINE_MUTEX(early_suspend_lock);  
  2. static LIST_HEAD(early_suspend_handlers);  // 初始化浅度休眠链表  
  3. // 声明3个工作队列用于同步、浅度休眠和唤醒  
  4. static void early_sys_sync(struct work_struct *work);  
  5. static void early_suspend(struct work_struct *work);  
  6. static void late_resume(struct work_struct *work);  
  7. static DECLARE_WORK(early_sys_sync_work,early_sys_sync);  
  8. static DECLARE_WORK(early_suspend_work, early_suspend);  
  9. static DECLARE_WORK(late_resume_work, late_resume);  
  10. static DEFINE_SPINLOCK(state_lock);  
  11. enum {  
  12.     SUSPEND_REQUESTED = 0x1,  // 当前正在请求浅度休眠  
  13.     SUSPENDED = 0x2,          // 浅度休眠完成  
  14.     SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED = SUSPEND_REQUESTED | SUSPENDED,  
  15. };  
  16. static int state;  

初始化了一个链表early_suspend_handlers用于管理early_suspend，还定义读写链表用到的互斥体；另外还声明了3个工作队列，分别用于缓存同步、浅度休眠和唤醒；还声明了early_suspend操作的3个状态。
3、register_early_suspend 和 unregister_early_suspend

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. void register_early_suspend(struct early_suspend *handler)  
  2. {  
  3.     struct list_head *pos;  
  4.   
  5.     mutex_lock(&early_suspend_lock);  
  6.     // 遍历浅度休眠链表  
  7.     list_for_each(pos, &early_suspend_handlers) {  
  8.         struct early_suspend *e;  
  9.         e = list_entry(pos, struct early_suspend, link);  
  10.         // 判断当前节点的优先等级是否大于handler的优先等级  
  11.         // 以此决定handler在链表中的顺序  
  12.         if (e->level > handler->level)  
  13.             break;  
  14.     }  
  15.     // 将handler加入当前节点之前,优先等级越低越靠前  
  16.     list_add_tail(&handler->link, pos);  
  17.     if ((state & SUSPENDED) && handler->suspend)  
  18.         handler->suspend(handler);  
  19.     mutex_unlock(&early_suspend_lock);  
  20. }  
  21. EXPORT_SYMBOL(register_early_suspend);  

注册的流程比较简单，首先遍历链表，依次比较每个节点的优先等级，如果遇到优先等级比新节点优先等级高则跳出，然后将新节点加入优先等级较高的节点前面，这样就确保了链表是优先等级低在前高在后的顺序；在将节点加入链表后查看当前状态是否为浅度休眠完成状态，如果是则执行handler的suspend函数。

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. void unregister_early_suspend(struct early_suspend *handler)  
  2. {  
  3.     mutex_lock(&early_suspend_lock);  
  4.     list_del(&handler->link);  
  5.     mutex_unlock(&early_suspend_lock);  
  6. }  
  7. EXPORT_SYMBOL(unregister_early_suspend);  

注销流程则只是将节点从链表中移除。
4、request_suspend_state

 

前面我们看到用户空间在写/sys/power/state节点的时候会执行request_suspend_state()函数，该函数代码如下：

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. void request_suspend_state(suspend_state_t new_state)  
  2. {  
  3.     unsigned long irqflags;  
  4.     int old_sleep;  
  5.   
  6.     spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);  
  7.     old_sleep = state & SUSPEND_REQUESTED;  
  8.     // 打印当前状态  
  9.     if (debug_mask & DEBUG_USER_STATE) {  
  10.         struct timespec ts;  
  11.         struct rtc_time tm;  
  12.         getnstimeofday(&ts);  
  13.         rtc_time_to_tm(ts.tv_sec, &tm);  
  14.         pr_info("request_suspend_state: %s (%d->%d) at %lld "  
  15.             "(%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%09lu UTC)\n",  
  16.             new_state != PM_SUSPEND_ON ? "sleep" : "wakeup",  
  17.             requested_suspend_state, new_state,  
  18.             ktime_to_ns(ktime_get()),  
  19.             tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,  
  20.             tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec, ts.tv_nsec);  
  21.     }  
  22.     // 如果新状态是休眠状态  
  23.     if (!old_sleep && new_state != PM_SUSPEND_ON) {  
  24.         state |= SUSPEND_REQUESTED;  
  25.         pr_info("sys_sync_work_queue early_sys_sync_work.\n");  
  26.         // 执行缓存同步与浅度休眠的工作队列  
  27.         queue_work(sys_sync_work_queue, &early_sys_sync_work);  
  28.         queue_work(suspend_work_queue, &early_suspend_work);  
  29.     } else if (old_sleep && new_state == PM_SUSPEND_ON) {  
  30.     // 如果新状态是唤醒状态  
  31.         state &= ~SUSPEND_REQUESTED;  
  32.         // 激活内核锁  
  33.         wake_lock(&main_wake_lock);  
  34.         // 执行浅度唤醒的工作队列  
  35.         queue_work(suspend_work_queue, &late_resume_work);  
  36.     }  
  37.     // 更新全局状态  
  38.     requested_suspend_state = new_state;  
  39.     spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);  
  40. }  

函数首先打印出当前状态变化的log，然后判断新状态，如果是休眠状态则置位SUSPEND_REQUESTED标志，然后将同步缓存、浅度休眠工作队列加入相应的内核线程执行；如果新状态是唤醒则首先将main_wake_lock激活，然后再将浅度唤醒工作队列加入内核线程执行；最后更新全局状态变量，因为提供了一个内核空间接口用于获取当前休眠唤醒状态：

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. // 返回系统状态值  
  2. suspend_state_t get_suspend_state(void)  
  3. {  
  4.     return requested_suspend_state;  
  5. }  

5、early_suspend_work、late_resume_work 和 early_sys_sync

[cpp] view plaincopy
 
  1. static void early_suspend(struct work_struct *work)  
  2. {  
  3.     struct early_suspend *pos;  
  4.     unsigned long irqflags;  
  5.     int abort = 0;  
  6.   
  7.     mutex_lock(&early_suspend_lock);  
  8.     spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);  
  9.     if (state == SUSPEND_REQUESTED)  // 判断当前状态是否在请求浅度休眠  
  10.         state |= SUSPENDED;      // 如果是则置位SUSPENDED  
  11.     else  
  12.         abort = 1;  
  13.     spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);  
  14.   
  15.     if (abort) {  // 取消early_suspend  
  16.         if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)  
  17.             pr_info("early_suspend: abort, state %d\n", state);  
  18.         mutex_unlock(&early_suspend_lock);  
  19.         goto abort;  
  20.     }  
  21.   
  22.     if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)  
  23.         pr_info("early_suspend: call handlers\n");  
  24.     // 遍历浅度休眠链表并执行其中所有suspend函数  
  25.     // 执行顺序根据优先等级而定,等级越低越先执行  
  26.     list_for_each_entry(pos, &early_suspend_handlers, link) {  
  27.         if (pos->suspend != NULL)  
  28.             pos->suspend(pos);  
  29.     }  
  30.     mutex_unlock(&early_suspend_lock);  
  31.   
  32.     if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)  
  33.         pr_info("early_suspend: sync\n");  
  34.   
  35.     /* Remove sys_sync from early_suspend, and use work queue to complete sys_sync */  
  36.     //sys_sync();  
  37. abort:  
  38.     spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);  
  39.     if (state == SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED)  
  40.         wake_unlock(&main_wake_lock);  
  41.     spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);  
  42. }  

在suspend流程中首先判断当前状态是否为SUSPEND_REQUESTED，如果是则置位SUSPENDED标志，如果不是则取消suspend流程；然后遍历浅度休眠链表，从链表头部到尾部依次调用各节点的suspend()函数，执行完后判断当前状态是否为SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED，如果是则释放main_wake_lock，当前系统中如果只存在main_wake_lock这个有效锁，则会在wake_unlock()里面启动深度休眠线程，如果还有其他其他wake_lock则保持当前状态。

 

 

[cpp] view plaincopy
 
  1. static void late_resume(struct work_struct *work)  
  2. {  
  3.     struct early_suspend *pos;  
  4.     unsigned long irqflags;  
  5.     int abort = 0;  
  6.   
  7.     mutex_lock(&early_suspend_lock);  
  8.     spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);  
  9.     if (state == SUSPENDED)  // 清除浅度休眠完成标志  
  10.         state &= ~SUSPENDED;  
  11.     else  
  12.         abort = 1;  
  13.     spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);  
  14.   
  15.     if (abort) {  
  16.         if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)  
  17.             pr_info("late_resume: abort, state %d\n", state);  
  18.         goto abort;  
  19.     }  
  20.     if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)  
  21.         pr_info("late_resume: call handlers\n");  
  22.     // 反向遍历浅度休眠链表并执行其中所有resume函数  
  23.     // 执行顺序根据优先等级而定,等级越高越先执行  
  24.     list_for_each_entry_reverse(pos, &early_suspend_handlers, link)  
  25.         if (pos->resume != NULL)  
  26.             pos->resume(pos);  
  27.     if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)  
  28.         pr_info("late_resume: done\n");  
  29. abort:  
  30.     mutex_unlock(&early_suspend_lock);  
  31. }  

在resume流程中同样首先判断当前状态是否为SUSPENDED，如果是则清除SUSPENDED标志，然后反向遍历浅度休眠链表，按照优先等级从高到低的顺序执行节点的resume()函数。

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