Android (Linux) Suspend流程

1. Linux Suspend简介

    Linux Suspend主要有以下三步：

   1) 冻结用户态进程和内核态任务
   2) 调用注册的设备的suspend的回调函数，顺序是按照注册顺序
   3) 休眠核心设备和使CPU进入休眠态。
   冻结进程(suspend_freeze_processes)是内核把进程列表中所有的进程的状态都设置为停止，并且保存所有进程的上下文。 当这些进程被解冻(suspend_thaw_processes)的时候，他们是不知道自己被冻结过的，只是简单的继续执行。如何让Linux进入Suspend呢？用户可以通过读写sys文件/sys /power/state 是实现控制系统进入休眠，比如：

   # echo standby > /sys/power/state

2. Suspend流程

    Suspend主要流程如下图所示：

 

3. enter_state(PM_SUSPEND_MEM)

      其主要功能如下：

     1) suspend_prepare:   准备进入suspend，并冻结所有进程

     2) suspend_devices_and_enter: suspend所有外设，并进入sleep状态，只有当唤醒时，此函数才返回

     3) suspend_finish: suspend结束，并被唤醒

       

     enter_state代码如下：  

 

// kernel/kernel/power/suspend.cint enter_state(suspend_state_t state){int error;if (!valid_state(state))return -ENODEV;if (!mutex_trylock(&pm_mutex))return -EBUSY;#ifdef CONFIG_SUSPEND_SYNC_WORKQUEUEsuspend_sys_sync_queue();#elsesys_sync();printk("done.\n");#endifpr_debug("PM: Preparing system for %s sleep\n", pm_states[state]);error = suspend_prepare(); //准备进入suspend,并冻结所有进程if (error)goto Unlock;if (suspend_test(TEST_FREEZER))goto Finish;pr_debug("PM: Entering %s sleep\n", pm_states[state]);pm_restrict_gfp_mask();error = suspend_devices_and_enter(state); // suspend外部设备pm_restore_gfp_mask(); Finish:pr_debug("PM: Finishing wakeup.\n");suspend_finish();  // 结束suspend,并被唤醒 Unlock:mutex_unlock(&pm_mutex);return error;}

3.1 准备并冻结进程(suspend_prepare)

      在suspend_prepare()中它将完成以下任务：

      1) 给suspend分配一个虚拟终端来输出信息；

      2) 然后广播一个系统要进入suspend的Notify；

      3) 关闭掉用户态的helper进程；

      4) 最后调用suspend_freeze_processes()冻结所有的进程，这里将保存所有进程 当前的状态，也许有一些进程会拒绝进入冻结状态，当有这样的进程存在的时候，会导致冻结失败，此函数就会放弃冻结进程，并且解冻刚才冻结的所有进程。

      其详细代码如下：

static int suspend_prepare(void){int error;if (!suspend_ops || !suspend_ops->enter)return -EPERM;pm_prepare_console();  // 分配一个consoleerror = pm_notifier_call_chain(PM_SUSPEND_PREPARE); // 发送suspend notifyif (error)goto Finish;error = usermodehelper_disable(); // disable用户态的helper进程if (error)goto Finish;error = suspend_freeze_processes(); // 冻结所有进程if (!error)return 0;suspend_thaw_processes();usermodehelper_enable(); Finish:pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND);pm_restore_console();return error;}

3.2 Suspend外部设备(suspend_devices_and_enter)

       现在， 所有的进程(也包括workqueue/kthread) 都已经停止了，内核态进程有可能在停止的时候握有一些信号量， 所以如果这时候在外设里面去解锁这个信号量有可能会发生死锁， 所以在外设的suspend()函数里面进行lock/unlock锁要非常小心，建议设计时不要在suspend()里面等待锁。而且因为suspend的时候，有一些Log是无法输出的，所以一旦出现问题，非常难调试。
       suspend_devices_and_enter的主要功能为：

       1) suspend_console: Suspend console子系统，即printk将不能打印了

       2) dpm_suspend_start: Suspend所有非系统设备，即调用所有注册设备的suspend回调函数

       3) suspend_enter: 使系统进入要求的sleep状态，然后停在这儿，只有当系统被中断或者其他事件唤醒时，此函数才返回

           以下函数只有当wakeup时才被执行：

       4) dpm_resume_end:  resume所有非系统设备，即执行所有注册设备的resume回调函数

       5) resume_console: resume console子系统，即printk可用了

       详细代码如下所示：

            kernel/kernel/power/suspend.c

int suspend_devices_and_enter(suspend_state_t state){int error;        /* suspend_pos通过suspend_set_ops来进行注册，           它在kernel/arch/arm/mach-xx/pm.c中定义，其函数名           可能为xx_pm_ops,例子如下：   static struct platform_suspend_ops rk30_pm_ops = {.enter= xx_pm_enter,.valid= suspend_valid_only_mem,.prepare = xx_pm_prepare,.finish= xx_pm_finish,   };*/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 console子系统，printk将不能打印了suspend_test_start();error = dpm_suspend_start(PMSG_SUSPEND);  // suspend所有非系统设备                                                  // 即执行所有设备的suspend回调函数if (error) {printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to suspend\n");goto Recover_platform;}suspend_test_finish("suspend devices");if (suspend_test(TEST_DEVICES))goto Recover_platform;error = suspend_enter(state); // 系统进入要求的sleep状态，                                      // 只有当wakeup时，此函数才返回 Resume_devices:suspend_test_start();dpm_resume_end(PMSG_RESUME);  // resume所有非系统设备                                      // 即执行所有设备的resume回调函数suspend_test_finish("resume devices");resume_console();             // resume console子系统，即printk可用了 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;}

 

3.2.1 suspend_console

        Suspend console子系统，即printk将不能打印了

 

void suspend_console(void){if (!console_suspend_enabled)return;printk("Suspending console(s) (use no_console_suspend to debug)\n");console_lock();console_suspended = 1;up(&console_sem);}

 

3.2.2 dpm_suspend_start  (PMSG_SUSPEND)

        Suspend所有非系统设备，即调用所有注册设备的suspend回调函数

/** * dpm_suspend_start - Prepare devices for PM transition and suspend them. * @state: PM transition of the system being carried out. * * Prepare all non-sysdev devices for system PM transition and execute "suspend" * callbacks for them. */int dpm_suspend_start(pm_message_t state){int error;error = dpm_prepare(state);  // 根据dpm_list生成dpm_prepared_listif (!error)error = dpm_suspend(state); //根据dpm_prepared_list生成dpm_suspended_listreturn error;}

  

3.2.3 suspend_enter 

  

    使系统进入要求的sleep状态，然后停在这儿，只有当系统被中断或者其他事件唤醒时，此函数才返回，其详细代码如下：

/** *suspend_enter - enter the desired system sleep state. *@state:state to enter * *This function should be called after devices have been suspended. */static int suspend_enter(suspend_state_t state){int error;if (suspend_ops->prepare) {error = suspend_ops->prepare(); //即执行xx_pm_prepareif (error)goto Platform_finish;}error = dpm_suspend_noirq(PMSG_SUSPEND); //使所有外设驱动不再接收中断if (error) {printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to power down\n");goto Platform_finish;}if (suspend_ops->prepare_late) {error = suspend_ops->prepare_late();if (error)goto Platform_wake;}if (suspend_test(TEST_PLATFORM))goto Platform_wake;error = disable_nonboot_cpus(); // 停止非启动CPUif (error || suspend_test(TEST_CPUS))goto Enable_cpus;arch_suspend_disable_irqs(); // 关闭中断BUG_ON(!irqs_disabled());error = syscore_suspend();  // 执行注册在syscore_ops_list的syscore_ops的suspend函数if (!error) {if (!(suspend_test(TEST_CORE) || pm_wakeup_pending())) {error = suspend_ops->enter(state); // KEY: 即执行xx_pm_enter，唤醒时才返回events_check_enabled = false;}syscore_resume(); // 执行注册在syscore_ops_list的syscore_ops的resume函数}arch_suspend_enable_irqs(); // 打开中断BUG_ON(irqs_disabled()); Enable_cpus:enable_nonboot_cpus(); // 启动非启动CPU Platform_wake:if (suspend_ops->wake)suspend_ops->wake();dpm_resume_noirq(PMSG_RESUME); //使所有外设驱动接收中断 Platform_finish:if (suspend_ops->finish)suspend_ops->finish(); //即执行xx_pm_finishreturn error;}

  

3.2.4 dpm_resume_end  (PMSG_RESUME)

        resume所有非系统设备，即执行所有注册设备的resume回调函数

/** * dpm_resume_end - Execute "resume" callbacks and complete system transition. * @state: PM transition of the system being carried out. * * Execute "resume" callbacks for all devices and complete the PM transition of * the system. */void dpm_resume_end(pm_message_t state){dpm_resume(state); //根据dpm_suspended_list生成dpm_prepared_listdpm_complete(state); //根据dpm_prepared_list生成dpm_list}

 

3.2.5 resume_console

         resume console子系统，即printk可用了

void resume_console(void){if (!console_suspend_enabled)return;down(&console_sem);console_suspended = 0;console_unlock();}

 

3.3 Suspend结束(suspend_finish)

    其主要功能如下(它是suspend_prepare的逆过程)：

      1) 解冻所有进程；

      2) 打开用户态helper进程；

      3) 广播系系统suspend结束的Notify；

      4) 释放分配的虚拟终端。

     其详细代码如下：
 

static void suspend_finish(void){suspend_thaw_processes();  //解冻所有进程usermodehelper_enable();   // 打开用户态helper进程pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND); // 广播系系统suspend结束的Notifypm_restore_console();  // 释放分配的虚拟终端}