Android学习之wakelocks

来源：互联网发布：管道下料放样计算软件编辑：程序博客网时间：2024/06/02 06:02

Updated: 2013/03/18，刚有时间浏览了最新的Android builder submit 2013的相关slides，其中有关于最新的android 对kernel的upstream的状态的总结，大家可以看看
http://events.linuxfoundation.org/images/stories/slides/abs2013_stultz.pdf

Wakelocks已经进入了kernel main stream：）

wakelock是android基于kernel的APM之上,构建的一个新的电源管理层, 使得用户可以通过获得wakelock来使得系统不会进入低功耗状态.

这里我们不讨论android这种实现的优劣, 只关注一下它的实现. 对于它的好坏以及对kernel的电源管理的讨论在最后的相关资料中都有详细的讨论,有兴趣的童鞋可以去参考参考.

首先来看看相关代码的位置

相关代码在内核的/kernel/power/目录下

fbearlysuspend.c
earlysuspend.c
consoleearlysuspend.c
wakelock.c
userwakelock.c

及相应的头文件: include/linux/wakelock.h

接着主要关注wakelock的实现:

主要的数据结构
wakelock的两种状态, 前者表示还不能suspend,后者表示可以suspe

enum {    WAKE_LOCK_SUSPEND, /* Prevent suspend */    WAKE_LOCK_IDLE,    /* Prevent low power idle */    WAKE_LOCK_TYPE_COUNT};

struct wake_lock, 其中可以看出wakelock是由list管理起来, 并且有相应的过期时间及一些stat信息. 而且会有两个list分别对应上述两种类型的wakelock

struct wake_lock {#ifdef CONFIG_HAS_WAKELOCK    struct list_head    link;    int                 flags;    const char         *name;    unsigned long       expires;#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT    struct {        int             count;        int             expire_count;        int             wakeup_count;        ktime_t         total_time;        ktime_t         prevent_suspend_time;        ktime_t         max_time;        ktime_t         last_time;    } stat;#endif#endif};

static struct list_head active_wake_locks[WAKE_LOCK_TYPE_COUNT];static LIST_HEAD(inactive_locks);

struct workqueue_struct *suspend_work_queue;  //用内核提供的workqueue来缓冲需要suspend的动作                                              //这里从后面的初始化可以看出使用的create_singlethread_workqueue接口                                              //意味着整个系统只有一个对应的workqueue,而不是per-CPU的多个.嘿嘿,android还没有出现多CPU的情况, 只有多核:)struct wake_lock main_wake_lock;              // 四个不同用途的wake_lock, 后面会介绍用处static struct wake_lock unknown_wakeup;static struct wake_lock suspend_backoff_lock;static struct wake_lock deleted_wake_locks;suspend_state_t requested_suspend_state = PM_SUSPEND_MEM    //这里表示wakelock使用的suspend状态是由内核提供的PM_SUSPEND_MEM

这里解释一下内核电源管理中定义的几种PM suspend的状态
PM_SUSPEND_ON, 通常的运行状态
PM_SUSPEND_STANDBY, 待机状态, 外围设备不供电,而CPU进入低功耗状态
PM_SUSPEND_MEM, 与STANDBY类似, 除此之外,CPU也会进入power off状态, 并把CPU的state转存到对应的SDRAM中,以便之后的suspend能够从中恢复CPU及kernel的运行状态
PM_SUSPEND_MAX, 表示所有设备都不工作了, 并把处于suspend到disk的状态
这里需要注意的是, 在SoC的环境下, 不同的厂商会有各自实现的PM, 所以有些驱动会需要在这两者之间进行必要的mapping.参见:OMAP3的suspend支持

为了使得user能够通过wakelock提供的接口获取释放wakelock, 就像其它Android新增的内核模块一样, 这个wakelock设备被以platoform device&driver的方式实现.

static struct dev_pm_ops power_driver_pm_ops = {    .suspend_noirq = power_suspend_late,      //参见devices.txt的解释};static struct platform_driver power_driver = {    .driver.name = "power",       .driver.pm = &power_driver_pm_ops,};static struct platform_device power_device = {    .name = "power",          };

主要的函数
wakelocks_init 主要分为4个部分,如下

static int __init wakelocks_init(void){    int ret;    int i;    // 1.初始化上文提到的几个数据结构, 关键是4种wakelock的初始化:     // deleted_wake_locks    // main    // unknown_wakeups    // suspend_backoff    for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(active_wake_locks); i++)        INIT_LIST_HEAD(&active_wake_locks[i]);#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT    wake_lock_init(&deleted_wake_locks, WAKE_LOCK_SUSPEND,            "deleted_wake_locks");#endif    wake_lock_init(&main_wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "main");    wake_lock(&main_wake_lock);    wake_lock_init(&unknown_wakeup, WAKE_LOCK_SUSPEND, "unknown_wakeups");    wake_lock_init(&suspend_backoff_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND,               "suspend_backoff");                // 2. 注册wakelocks的对外接口设备power    ret = platform_device_register(&power_device);    if (ret) {        pr_err("wakelocks_init: platform_device_register failed\n");        goto err_platform_device_register;    }      ret = platform_driver_register(&power_driver);    if (ret) {        pr_err("wakelocks_init: platform_driver_register failed\n");        goto err_platform_driver_register;    }    // 3. 创建唯一的workqueue内核线程suspend    suspend_work_queue = create_singlethread_workqueue("suspend");    if (suspend_work_queue == NULL) {         ret = -ENOMEM;        goto err_suspend_work_queue;       }      // 4. 在procfs中创建wakelocks数据节点, 即/proc/wakelocks, 所有的wakelocks stat信息都通过它展现出来#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT    proc_create("wakelocks", S_IRUGO, NULL, &wakelock_stats_fops);#endif    return 0;...    return ret;}

void wake_lock_init(struct wake_lock *lock, int type, const char *name)
初始化各个wakelock,并加入到对应的inactive_locks list

关键的wake_lock_internal函数, 用来响应所有对wake_lock/wake_unlock的调用

static void wake_lock_internal(    struct wake_lock *lock, long timeout, int has_timeout){    int type;    unsigned long irqflags;    long expire_in;        // 获得每个wakelock的spin lock    spin_lock_irqsave(&list_lock, irqflags);    // 获得当前wakelock的类型    type = lock->flags & WAKE_LOCK_TYPE_MASK;    BUG_ON(type >= WAKE_LOCK_TYPE_COUNT);    BUG_ON(!(lock->flags & WAKE_LOCK_INITIALIZED));    // 获取一些当前wakelock的信息#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT    if (type == WAKE_LOCK_SUSPEND && wait_for_wakeup) {        if (debug_mask & DEBUG_WAKEUP)            pr_info("wakeup wake lock: %s\n", lock->name);        wait_for_wakeup = 0;        lock->stat.wakeup_count++;    }    if ((lock->flags & WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE) &&        (long)(lock->expires - jiffies) <= 0) {        wake_unlock_stat_locked(lock, 0);        lock->stat.last_time = ktime_get();    }#endif    if (!(lock->flags & WAKE_LOCK_ACTIVE)) {        lock->flags |= WAKE_LOCK_ACTIVE;#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT        lock->stat.last_time = ktime_get();#endif    }    list_del(&lock->link);    // 根据是否是需要自动过期的锁来设定相应的过期时间    // 这里需要注意的是    // 如果是自动过期锁,则是一个queue类似的操作, 先进先出, 导致过期时先处理自动过期锁,再处理非自动过期锁    // 如果是非自动过期,则是一个stack类似的操作, 后进先出    if (has_timeout) {        if (debug_mask & DEBUG_WAKE_LOCK)            pr_info("wake_lock: %s, type %d, timeout %ld.%03lu\n",                lock->name, type, timeout / HZ,                (timeout % HZ) * MSEC_PER_SEC / HZ);        lock->expires = jiffies + timeout;        lock->flags |= WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE;        list_add_tail(&lock->link, &active_wake_locks[type]);    } else {        if (debug_mask & DEBUG_WAKE_LOCK)            pr_info("wake_lock: %s, type %d\n", lock->name, type);        lock->expires = LONG_MAX;        lock->flags &= ~WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE;        list_add(&lock->link, &active_wake_locks[type]);    }    if (type == WAKE_LOCK_SUSPEND) {        current_event_num++;#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT        if (lock == &main_wake_lock)            update_sleep_wait_stats_locked(1);        else if (!wake_lock_active(&main_wake_lock))            update_sleep_wait_stats_locked(0);#endif        // 获得当前的锁的还有多久过期        if (has_timeout)            expire_in = has_wake_lock_locked(type);        else            expire_in = -1;        if (expire_in > 0) {            if (debug_mask & DEBUG_EXPIRE)                pr_info("wake_lock: %s, start expire timer, "                    "%ld\n", lock->name, expire_in);            // 修改过期时间            mod_timer(&expire_timer, jiffies + expire_in);        } else {            if (del_timer(&expire_timer))                if (debug_mask & DEBUG_EXPIRE)                    pr_info("wake_lock: %s, stop expire timer\n",                        lock->name);            // 如果当前过期了,则调用注册的work_queue函数suspend来进行相应动作            if (expire_in == 0)                queue_work(suspend_work_queue, &suspend_work);        }    }    spin_unlock_irqrestore(&list_lock, irqflags);}

关键的suspend函数

static void suspend(struct work_struct *work){    int ret;    int entry_event_num;          struct timespec ts_entry, ts_exit;        // 简单check, 如果到这里却发现没有处在suspend的wakelock,肯定有问题,直接退出.    if (has_wake_lock(WAKE_LOCK_SUSPEND)) {        if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)            pr_info("suspend: abort suspend\n");        return;    }      entry_event_num = current_event_num;    // 系统进入suspend之前,需要进行必要的sync,保证一些重要数据不会丢失    sys_sync();    if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)        pr_info("suspend: enter suspend\n");    getnstimeofday(&ts_entry);    // 调用kernel中的标准pm接口,发出suspend请求    ret = pm_suspend(requested_suspend_state);    getnstimeofday(&ts_exit);     if (debug_mask & DEBUG_EXIT_SUSPEND) {        struct rtc_time tm;           rtc_time_to_tm(ts_exit.tv_sec, &tm);        pr_info("suspend: exit suspend, ret = %d "            "(%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%09lu UTC)\n", ret,            tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,            tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec, ts_exit.tv_nsec);    }          // 因为调用pm_suspend会有延迟,这里做一些微调    if (ts_exit.tv_sec - ts_entry.tv_sec <= 1) {        ++suspend_short_count;        if (suspend_short_count == SUSPEND_BACKOFF_THRESHOLD) {            // 如果这时有多个wake lock suspend时间发生了,则做一定的延后            suspend_backoff();            suspend_short_count = 0;               }    } else {        suspend_short_count = 0;           }    if (current_event_num == entry_event_num) {        if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)            pr_info("suspend: pm_suspend returned with no event\n");        wake_lock_timeout(&unknown_wakeup, HZ / 2);    }}

其余的函数都是一些工具函数,相当简单,这里就偷懒不说了:)

与驱动层的接口
hardware/libhardware_legacy/power/power.c
定义了3种可用的用户接口,与framework提供的功能对应
```
enum {    ACQUIRE_PARTIAL_WAKE_LOCK = 0,     RELEASE_WAKE_LOCK,            REQUEST_STATE,    OUR_FD_COUNT              };
```
定义了3个sysfs的接口,用户通过操作对应的fd,来使用wakelock.
```
const char * const NEW_PATHS[] = {    "/sys/power/wake_lock",    "/sys/power/wake_unlock",     "/sys/power/state"};
```
与之上面对应的几个函数, 都是通过操作对应的sysfs接口,来控制pm的行为. 其中参数id,就是你能够在/proc/wakelocks中看到的那些名字
```
int acquire_wake_lock(int lock, const char* id)int release_wake_lock(const char* id)int set_screen_state(int on)
```
framework层的接口
frameworks/base/core/jni/android_os_Power.cpp
services/java/com/android/server/PowerManagerService.java
cmds/svc/src/com/android/commands/svc/PowerCommand.java
通过这些文件中的接口管理系统的power状态, 调用驱动层的接口, 控制内核适当的改变cpu/screen的供电状态.
java层的接口
参见http://developer.android.com/reference/android/os/PowerManager.html, 里面介绍的很清楚了,关于它的使用也有很多教程及建议,我就不在这里敷述了.

其它,

kernel-pm也提供了一个类似android wakelock的解决方案,值得一看(但是到目前为止,还没有merge到mainstream当中):

http://groups.google.com/group/linux.kernel/browse_frm/thread/b6fed7e38365c259/c92d8b4a41f87902?hl=en&tvc=1&q=linux.kernel+suspend+block+api+(version+6)#