Android休眠唤醒机制简介（二）

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作者：sean

日期：2012-11-29

修改历史：

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接上一节，结合code来分析一下：

具体流程

    下面我将分别以两条路线（第一：获得wakelock唤醒锁。第二：系统进入睡眠。）来分别说明各自的流程，让读者对android睡眠唤醒机制有更深入的理解！

    第一部分：获得wakelock唤醒锁

    比如在应用程序中，当获得wakelock唤醒锁的时候，它首先是调用/android/frameworks/base/core/java/

android/os/PowerManager类中的public void acquire()方法，而该方法通过android特有的通讯机制，会接着调用到PowerManagerService类中的public void acquireWakeLock。

public void acquireWakeLock(int flags, IBinder lock, String tag, WorkSource ws) {

        int uid = Binder.getCallingUid();

        int pid = Binder.getCallingPid();

        if (uid != Process.myUid()) {

            mContext.enforceCallingOrSelfPermission(android.Manifest.permission.WAKE_LOCK, null);

        }    

        if (ws != null) {

            enforceWakeSourcePermission(uid, pid);

        }    

        long ident = Binder.clearCallingIdentity();

        try {

            synchronized (mLocks) {

                acquireWakeLockLocked(flags, lock, uid, pid, tag, ws); 

            }    

        } finally {

            Binder.restoreCallingIdentity(ident);

        }    

}   

而 public void acquireWakeLock方法又调用了acquireWakeLockLocked。

public void acquireWakeLockLocked(int flags, IBinder lock, int uid, int pid, String tag,

            WorkSource ws)

 {

    if (mSpew) {

     Slog.d(TAG, "acquireWakeLock flags=0x" + Integer.toHexString(flags) + " tag=" + tag); }

        if (ws != null && ws.size() == 0) {ws = null;}

        int index = mLocks.getIndex(lock);

        WakeLock wl;

        boolean newlock;

        boolean diffsource;

        WorkSource oldsource;

      .

                 中间代码省略

      .   

          Power.acquireWakeLock(Power.PARTIAL_WAKE_LOCK,PARTIAL_NAME);

        }

        if (diffsource) {

            // If the lock sources have changed, need to first release the

            // old ones.

            noteStopWakeLocked(wl, oldsource);

        }

        if (newlock || diffsource) {

            noteStartWakeLocked(wl, ws);

        }

}

    我们可以看到在acquireWakeLockLocked 方法调用Power类中的public static native void acquireWakeLock(int lock, String id)方法。而该方法是调用android_os_Power.cpp中的static void acquireWakeLock（）函数。

static void acquireWakeLock(JNIEnv *env, jobject clazz, jint lock, jstring idObj)

{

    if (idObj == NULL) {

        throw_NullPointerException(env, "id is null");

        return ;

    }

    const char *id = env->GetStringUTFChars(idObj, NULL);

    acquire_wake_lock(lock, id);

    env->ReleaseStringUTFChars(idObj, id);

}

    函数 acquire_wake_lock（）的实现在 power.c中，其定义如下：

int  acquire_wake_lock(int lock, const char* id)

{

    initialize_fds();

//    LOGI("acquire_wake_lock lock=%d id='%s'\n", lock, id);

    if (g_error) return g_error;

    int fd;

    if (lock == PARTIAL_WAKE_LOCK) {

        fd = g_fds[ACQUIRE_PARTIAL_WAKE_LOCK];

    }

    else {

        return EINVAL;

    }

    return write(fd, id, strlen(id));

}

    到现在为止，我们的代码流程已经走了一大半了，我们一开始介绍的android的上面几层Framework层、JNI层、HAL层都已经介绍了就剩下Kernel层了。下面就应该是和kernel层进行交互了。

    但是在android/hardware/libhardware_legacy/power/power.c中的acquire_wake_lock（）函数似乎没法和kernel层进行通信啊？？不急 要淡定！！在这个函数的最后不是还有一个返回语句return write(fd, id, strlen(id))嘛！！有人会说这句话看不出什么啊，我一开始用Source Insight代码阅读器跟踪的时候也没有找到它的原型，那个叫急啊!!呵呵 最后经过我的继续不断的努力查找（其实方法很简单，既然我从上往下的路断了，那我就换个方向，我最后又从下往上顺着代码走了一遍），终于被我发现了。

我们先看一下android/kernel/kernel/power/main.c中的一段代码，我将会做简单的分析，之后你就会明白刚才上面所产生的疑问了。

#ifdef CONFIG_USER_WAKELOCK

power_attr(wake_lock);

power_attr(wake_unlock);

#endif

static struct attribute * g[] = {

&state_attr.attr,

#ifdef CONFIG_PM_TRACE

&pm_trace_attr.attr,

#endif

#ifdef CONFIG_PM_SLEEP

&pm_async_attr.attr,

#ifdef CONFIG_PM_DEBUG

&pm_test_attr.attr,

#endif

#ifdef CONFIG_USER_WAKELOCK

&wake_lock_attr.attr,

&wake_unlock_attr.attr,

#endif

#endif

NULL,

};

static struct  attribute_group  attr_group = {

.attrs = g,

};

#ifdef CONFIG_PM_RUNTIME

struct workqueue_struct *pm_wq;

EXPORT_SYMBOL_GPL(pm_wq);

static int __init pm_start_workqueue(void)

{

pm_wq = create_freezeable_workqueue("pm");

return pm_wq ? 0 : -ENOMEM;

}

#else

static inline int pm_start_workqueue(void) { return 0; }

#endif

static int __init pm_init(void)

{

int error = pm_start_workqueue();

if (error)

return error;

power_kobj = kobject_create_and_add("power", NULL);

if (!power_kobj)

return -ENOMEM;

return sysfs_create_group(power_kobj, &attr_group);

}

core_initcall(pm_init);

    这段代码虽然简短，但看起来是不是还是比较费劲，没关系，我们倒过来看就比较清楚了。上面代码中的sysfs_create_group(power_kobj, &attr_group);的意思就是当我们在对sysfs/下相对的节点进行操作的时候会调用与attr_group里的相关函数，再往上面看其实就是指&wake_lock_attr.attr（对不同情况的操作会调用不同的attr_group，在第二条路的里面我们还会再次接触到这里）。power_attr(wake_lock)就是使具体的操作函数与其挂钩。我们现在来看一看这个挂钩过程是怎么实现的。

#define power_attr(_name) \

static struct kobj_attribute _name##_attr = {\

.attr = { \

.name = __stringify(_name),\

.mode = 0644, \

}, \

.show = _name##_show,\

.store = _name##_store,\

}

在该函数中##的作用通俗点讲就是“连接”的意思，比如power_attr(wake_lock)，

    static struct kobj_attribute  wake_lock_attr = {\

.attr = { \

.name = __stringify(wake_lock),\

.mode = 0644, \

}, \

.show = wake_lock_show, \

.store = wake_lock_store, \

}

    函数wake_lock_store和wake_lock_show就定义在android/kernel/kernel/power/userwakelock.c 

中。因此当我们对/sys/power/wake_lock进行操作的时候就会调用到userwakelock.c中定义的

wake_lock_store（）函数。

     好了，我们该回到原来我们产生疑问的地方了，在 power.c中我们将重新研究一下这这段代码，这时我们还得关注其中的另一个函数initialize_fds()。

int  acquire_wake_lock(int lock, const char* id)

{

    initialize_fds();

//    LOGI("acquire_wake_lock lock=%d id='%s'\n", lock, id);

    if (g_error) return g_error;

    int fd;

    if (lock == PARTIAL_WAKE_LOCK) {

        fd = g_fds[ACQUIRE_PARTIAL_WAKE_LOCK];

    }

    else {

        return EINVAL;

    }

 return write(fd, id, strlen(id));

}

initialize_fds(void)

{

    // XXX: should be this:

    //pthread_once(&g_initialized, open_file_descriptors);

    // XXX: not this:

    if (g_initialized == 0) {

        if(open_file_descriptors(NEW_PATHS) < 0) {

            open_file_descriptors(OLD_PATHS);

            on_state = "wake";

            off_state = "standby";

        }

        g_initialized = 1;

    }

}

    其实这个函数中最和新的步骤就是open_file_descriptors(NEW_PATHS) ；而

const char * const NEW_PATHS[] = {

    "/sys/power/wake_lock",

    "/sys/power/wake_unlock",

    "/sys/power/state"

};

    总之经过着一些列的步骤后，最终我们将在 return write(fd, id, strlen(id));时调用android/kernel/kernel/power/userwakelock.c 中的 wake_lock_store（）函数。

ssize_t  wake_lock_store(

        struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,

        const char *buf, size_t n)

{

        long timeout;

        struct user_wake_lock *l; 

        mutex_lock(&tree_lock);

        l = lookup_wake_lock_name(buf, 1, &timeout);

        if (IS_ERR(l)) {

                n = PTR_ERR(l);

                goto bad_name;

        }

if (debug_mask & DEBUG_ACCESS)

                pr_info("wake_lock_store: %s, timeout %ld\n", l->name, timeout);

        if (timeout)

                wake_lock_timeout(&l->wake_lock, timeout);

        else

                wake_lock(&l->wake_lock);

bad_name:

        mutex_unlock(&tree_lock);

        return n;

}

    该函数执行的基本流程为：首先调用lookup_wake_lock_name()来获得指定的唤醒锁，若延迟参数timeout为零的话，就调用 wake_lock（）否则就调用wake_lock_timeout（），但不管调用哪个最后都会调用到android/kernel/kernel/power/wakelock.c中的函数static void wake_lock_internal（）。

static void wake_lock_internal(struct wake_lock *lock, long timeout, int has_timeout)

{

int type;

unsigned long irqflags;

long expire_in;

spin_lock_irqsave(&list_lock, irqflags);

type = lock->flags & WAKE_LOCK_TYPE_MASK;

BUG_ON(type >= WAKE_LOCK_TYPE_COUNT);

BUG_ON(!(lock->flags & WAKE_LOCK_INITIALIZED));

#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);

if (has_timeout) {

if (debug_mask & DEBUG_WAKE_LOCK)

pr_info("wake_lock: %s, type %d, timeout %ld.lu\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

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);

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);

if (expire_in == 0)

queue_work(suspend_work_queue, &suspend_work);

}

}

spin_unlock_irqrestore(&list_lock, irqflags);

}

   到这里为止，我们走的第一条路就到目的地了，这个函数具体做了什么，在这里就不仔细分析了，大家可以自己再跟下或者上网查相关资料，理解这个函数不难。

 

   第二部分：系统进入睡眠

有了上面第一部分的学习，再看第二部分的话，会容易很多。假如现在我们按了PAD上的power睡眠键，经过一些列的事件处理后，它会调用到PowerManager类中的

  public void goToSleep(long time) 

   {   

        try {

            mService.goToSleep(time);

        } catch (RemoteException e) {

        }   

    }

而该函数会调用到PowerManagerService类中的public void goToSleep（）方法；

      public void goToSleep(long time)

      {

        goToSleepWithReason(time, WindowManagerPolicy.OFF_BECAUSE_OF_USER);

   }

     goToSleepWithReason（）会调用goToSleepLocked()方法，接着会调用setPowerState();而setPowerState()方法里会调用setScreenStateLocked（），setScreenStateLocked（）又会调用到Power类中的JNI接口setScreenState（）,其具体实现是在android_os_Power.cpp文件中； 

      static int setScreenState(JNIEnv *env, jobject clazz, jboolean on) 

     {

          return set_screen_state(on);

     }

 函数中return set_screen_state（）的实现是android/hardware/libhardware_legacy/power/power.c

    set_screen_state(int on)

{

    QEMU_FALLBACK(set_screen_state(on));

    LOGI("*** set_screen_state %d", on);

    initialize_fds();

    //LOGI("go_to_sleep eventTime=%lld now=%lld g_error=%s\n", eventTime,

    // systemTime(), strerror(g_error));

    if (g_error) return g_error;

    char buf[32];

    int len;

    if(on)

        len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", on_state);

    else

        len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", off_state);

    buf[sizeof(buf) - 1] = '\0';

    len = write(g_fds[REQUEST_STATE], buf, len);

    if(len < 0) {

        LOGE("Failed setting last user activity: g_error=%d\n", g_error);

    }

    return 0;

    看！！代码到这里是不是跟第一部分很相似？不错，如果接着往下分析的话，可以套用上面第一部分的分析思路，最终len = write(g_fds[REQUEST_STATE], buf, len);语句调用的是android//kernel/kernel/power/main.c中的set_screen_state( )；

当我们在sys/power/state（android/hardware/libhardware_legacy/power/power.c）进行读写操作的时候，（linux/kernel/power/main.c）中的state_store（）函数会被调用，在该函数中会分成两个分支：

static ssize_t state_store(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr, const char *buf, size_t n)

{

#ifdef CONFIG_SUSPEND

#ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND

        suspend_state_t state = PM_SUSPEND_ON;

#else

        suspend_state_t state = PM_SUSPEND_STANDBY;

#endif

        const char * const *s;

#endif

        char *p;

        int len;

        int error = -EINVAL;

        p = memchr(buf, '\n', n);

        len = p ? p - buf : n;

        if (len == 4 && !strncmp(buf, "disk", len)) {

                error = hibernate();

  goto Exit;

        }

#ifdef CONFIG_SUSPEND

        for (s = &pm_states[state]; state < PM_SUSPEND_MAX; s++, state++) {

                if (*s && len == strlen(*s) && !strncmp(buf, *s, len))

                        break;

        }

        if (state < PM_SUSPEND_MAX && *s)

#ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND

                if (state == PM_SUSPEND_ON || valid_state(state)) {

                        error = 0;

                        request_suspend_state(state);

                }

#else

                error = enter_state(state);

#endif

#endif

Exit:

        return error ? error : n;

}                                    

Android特有的earlysuspend： request_suspend_state(state)

Linux标准的suspend：       enter_state(state)

注意：如果CONFIG_EARLYSUSPEND宏开的话，kernel会先走earlysuspend，反之则直接走suspend；从这里开始就要分两个分支了，如果支持earlysuspend的话就进入 request_suspend_state(state)函数，如果不支持的话就进入标准Linux的enter_state(state)函数。、

这两个函数分别在两个文件中kernel/kernel/power/earlysuspend.c和suspend.c。现在再回过头来看的话，感觉整个android中睡眠唤醒机制还是很清晰的。这两个函数体里又做了什么，在这里就不再做具体分析，大家可以自己对照代码或者上网查资料，因为本文的主旨是带读者从最上层应用层一直到最底层kernel层，把整个android的睡眠唤醒机制给走通。

PowerManager.java                         goToSleep( )

PowerManagerService.java                 goToSleep（）

PowerManagerService.java             goToSleepWithReason（）

PowerManagerService.java                 setPowerState()

PowerManagerService.java             SetScreenStateLocked ()

Power.java                             setScreenState（）

android_os_Power.cpp                   setScreenState（）

power.c                                  set_screen_state( )

main.c                                 state_store( )