Linux电源管理-Autosleep

前言

什么是Autosleep?   字面理解就是"没有事情干的时候睡觉"。而起初autosleep是在Android上的一个patch(https://lwn.net/Articles/479711/)演化而来的，当时名字叫做"Opportunistic sleep"，翻译过来叫做"机会主义睡眠"，也就是有机会就睡。因为此名字比较有争议，最后修改为autosleep。

autosleep一种强大的电源管理方法，只要在系统没有什么事情可做的时候，整个系统就睡眠下去。此机制在android手机上非常有效，同时也能阻止不良应用程序一直保持系统唤醒，浪费电池。但是重要的是:  如何判断当前系统没有事情可做，也就是如何判断系统在空闲状态？ 

这时候wakeup event framework的出现就可以解决此问题，当系统中没有wakeup event事件的时候，就尝试系统suspend。如果在suspend的过程中有wakeup event就接着resume系统即可。

同样autosleep.c的注释可以说明autosleep的前生是Opportunistic sleep。

/*
 * kernel/power/autosleep.c
 *
 * Opportunistic sleep support.
 *
 * Copyright (C) 2012 Rafael J. Wysocki 
 */

详细文章可见:  https://lwn.net/Articles/479841/

Autosleep原理

1.  当系统没有任何事情做的时候，就尝试susupend。

2.  当系统中没有wakeup event事件发生的时候，就可以尝试suspend，需要wakeup event framework机制支持。

3.  autosleep功能需要在kernel config中开启CONFIG_PM_AUTOSLEEP=y。

4.  通过写"mem, disk,  standby, freeze"到/sys/power/autosleep可以开启autosleep。

5.  通过写"off"到/sys/power/autosleep就可以关闭autosleep。

流程分析

A:  通过执行"echo mem >  /sys/power/autosleep"此命令，系统就会在没有事情可做的时候，选择执行suspend的流程。

static ssize_t autosleep_store(struct kobject *kobj,
			       struct kobj_attribute *attr,
			       const char *buf, size_t n)
{
	suspend_state_t state = decode_state(buf, n);
	int error;

	if (state == PM_SUSPEND_ON
	    && strcmp(buf, "off") && strcmp(buf, "off\n"))
		return -EINVAL;

	error = pm_autosleep_set_state(state);
	return error ? error : n;
}

通过判断当前state的状态，如果是off的话，直接返回，否则调用pm_autosleep_set_state函数。

int pm_autosleep_set_state(suspend_state_t state)
{

#ifndef CONFIG_HIBERNATION
	if (state >= PM_SUSPEND_MAX)
		return -EINVAL;
#endif

	__pm_stay_awake(autosleep_ws);

	mutex_lock(&autosleep_lock);

	autosleep_state = state;

	__pm_relax(autosleep_ws);

	if (state > PM_SUSPEND_ON) {
		pm_wakep_autosleep_enabled(true);
		queue_up_suspend_work();
	} else {
		pm_wakep_autosleep_enabled(false);
	}

	mutex_unlock(&autosleep_lock);
	return 0;
}

1.  判断state参数是否合法。

2.  调用__pm_stay_awake上报一个wakeup events，保持系统唤醒。

3.  使用mutex保护全局变量autosleep。

4.  使用参数state，修改autosleep_state

5.  调用__pm_relax释放wakeup events，系统可以睡眠。

6.  判断state的值，如果是off，调用pm_wakep_autosleep_enabled函数disable autosleep，否则调用pm_wakep_autosleep_enabled函数enable autosleep功能，同时提交工作队列。

void pm_wakep_autosleep_enabled(bool set)
{
	struct wakeup_source *ws;
	ktime_t now = ktime_get();

	rcu_read_lock();
	list_for_each_entry_rcu(ws, &wakeup_sources, entry) {
		spin_lock_irq(&ws->lock);
		if (ws->autosleep_enabled != set) {
			ws->autosleep_enabled = set;
			if (ws->active) {
				if (set)
					ws->start_prevent_time = now;
				else
					update_prevent_sleep_time(ws, now);
			}
		}
		spin_unlock_irq(&ws->lock);
	}
	rcu_read_unlock();
}

1.  对系统中的所有wakeup source，修改autosleep_enable标志。

2.  如果此wakeup状态是active，且autosleep为enable的话，修改wakeup source的start_prevenet_time修改为现在，意味着从现在开始就已经阻止autosleep的功能。

3.  如果此wakeup状态是active，且autosleep为disable的话。说明在此wakeup source active的过程中，关闭了autosleep功能，更新总的阻止autosleep的时间。

void queue_up_suspend_work(void)
{
	if (autosleep_state > PM_SUSPEND_ON)
		queue_work(autosleep_wq, &suspend_work);
}

此时就需要将suspend_work挂入到autosleep_wq工作队列中，而autosleep_wq是在函数pm_autosleep_init函数中创建的。

int __init pm_autosleep_init(void)
{
	autosleep_ws = wakeup_source_register("autosleep");
	if (!autosleep_ws)
		return -ENOMEM;

	autosleep_wq = alloc_ordered_workqueue("autosleep", 0);
	if (autosleep_wq)
		return 0;

	wakeup_source_unregister(autosleep_ws);
	return -ENOMEM;
}

1.  此函数会主次一个"autosleep" wakeupsource。用于在设置autosleep的状态时，保持系统处于唤醒状态。

2.  同时创建一个名字为"autosleep"的有序工作队列。为了保证一个时刻只能处理一个work。

B:  当提交suspend_work到工作队列之后，就会调用try_to_suspend函数查询是否可以进入suspend。

static void try_to_suspend(struct work_struct *work)
{
	unsigned int initial_count, final_count;

	if (!pm_get_wakeup_count(&initial_count, true))
		goto out;

	mutex_lock(&autosleep_lock);

	if (!pm_save_wakeup_count(initial_count) ||
		system_state != SYSTEM_RUNNING) {
		mutex_unlock(&autosleep_lock);
		goto out;
	}

	if (autosleep_state == PM_SUSPEND_ON) {
		mutex_unlock(&autosleep_lock);
		return;
	}
	if (autosleep_state >= PM_SUSPEND_MAX)
		hibernate();
	else
		pm_suspend(autosleep_state);

	mutex_unlock(&autosleep_lock);

	if (!pm_get_wakeup_count(&final_count, false))
		goto out;

	/*
	 * If the wakeup occured for an unknown reason, wait to prevent the
	 * system from trying to suspend and waking up in a tight loop.
	 */
	if (final_count == initial_count)
		schedule_timeout_uninterruptible(HZ / 2);

 out:
	queue_up_suspend_work();
}

1.  调用pm_get_wakeup_count函数获取系统的wakeup count数量，存放到initial_count变量中。

2.  调用pm_save_wakeup_count函数存放到saved_count变量中，如果失败，说明有wakeup event发生。跳到out处重新提交，重新来过。

3.  根据autosleep_state的状态，进行相应的睡眠方式。

4.  在系统产生wakeup event之后，唤醒系统之后再次读取wakeup count的数量。

5.  如果读取数量和suspend保存的一样，说明有不明原因唤醒系统。这时候就会发生:  autosleep->wakeup->autosleep->wakeup的循环中。所以此时try_to_suspend函数等待0.5s，再次尝试suspend。

C:  这时候系统就会在没事做的时候尝试suspend。

D:  如果有唤醒事件，系统就会从睡眠中唤醒。