Android的休眠与唤醒 && 实例

 Android 休眠(suspend)，在一个打过android补丁的内核中，state_store()函数会走另外一条路，会进入到request_suspend_state()中，这个文件在earlysuspend.c中。这些功能都是android系统加的，后面会对earlysuspend和late resume 进行介绍。涉及到的文件：
linux_source/kernel/power/main.c 
linux_source/kernel/power/earlysuspend.c 
linux_source/kernel/power/wakelock.c 
（1）特性介绍
      Early Suspend：Early suspend 是android 引进的一种机制，这种机制在上游备受争议，这里不做评论。这个机制作用在关闭显示的时候。一些和显示有关的设备，比如LCD背光，比如重力感应器、触摸屏、这些设备都会关掉。但是系统可能还是在运行状态(这时候还有wake lock)进行任务的处理，例如在扫描SD卡上的文件等。在嵌入式设备中，背光是一个很大的电源消耗，所以 android会加入这样一种机制。
      Late Resume：Late Resume 是和suspend 配套的一种机制，是在内核唤醒完毕开始执行的。主要就是唤醒在Early Suspend的时候休眠的设备。

      Wake Lock：Wake Lock 在Android的电源管理系统中扮演一个核心的角色。Wake Lock是一种锁的机制，只要有人拿着这个锁，系统就无法进入休眠，可以被用户态程序和内核获得。这个锁可以是有超时的或者是没有超时的，超时的锁会在时间过去以后自动解锁。如果没有锁了或者超时了，内核就会启动休眠的那套机制来进入休眠。

（2）过程
      A，Android Suspend，当用户写入mem 或者standby到/sys/power/state中的时候，state_store()会被调用，然后Android会在这里调用request_suspend_state()，而标准的Linux会在这里进入enter_state()这个函数。如果请求的是休眠，那么early_suspend这个workqueue就会被调用，并且进入early_suspend状态。
      B，Early Suspend，在early_suspend()函数中，首先会检查现在请求的状态还是否是suspend，来防止suspend的请求会在这个时候取消掉(因为这个时候用户进程还在运行)，如果需要退出，就简单的退出了。如果没有，这个函数就会把early suspend中注册的一系列的回调都调用一次，然后同步文件系统，然后放弃掉 main_wake_lock。这个wake lock是一个没有超时的锁，如果这个锁不释放，那 么系统就无法进入休眠。

      C，Late Resume，当所有的唤醒已经结束以后，用户进程都已经开始运行了。唤醒通常会是以下的几种原因：
1）来电：如果是来电，那么Modem会通过发送命令给rild来让rild通知WindowManager有来电响应，这样就会远程调用PowerManagerService来写"on" 到 /sys/power/state 来执行late resume的设备，比如点亮屏幕等。
2）用户按键：用户按键事件会送到WindowManager中，WindowManager会处理这些按键事件。按键分为几种情况，如果案件不是唤醒键(能够唤醒系统的按键) 那么WindowManager会主动放弃wakeLock来使系统进入再次休眠；如果按键是唤醒键，那么WindowManger就会调用PowerManagerService中的接口来执行 Late Resume。Late Resume会依次唤醒前面调用了Early Suspend的设备.
（3）术语 
      Wake Lock：我们接下来看一看wake lock的机制是怎么运行和起作用的，主要关注wakelock.c文件就可以了。wake lock 有加锁和解锁两种状态，加锁的方式有两种，一种是永久的锁住，这样的锁除非显示的放开，是不会解锁的，所以这种锁的使用是非常小心的；第二种是超时锁，这种锁会锁定系统唤醒一段时间，如果这个时间过去了，这个锁会自动解除。锁有两种类型：
1）WAKE_LOCK_SUSPEND 这种锁会防止系统进入睡眠 
2）WAKE_LOCK_IDLE 这种锁不会影响系统的休眠
在wake lock中，会有3个地方让系统直接开始suspend()，分别是：在wake_unlock()中，如果发现解锁以后没有任何其他的wake lock了，就开始休眠。在定时器都到时间以后，定时器的回调函数会查看是否有其他的wake lock；如果没有，就在这里让系统进入睡眠。在wake_lock() 中，对一个wake lock加锁以后，会再次检查一下有没有锁。 
       Suspend：当wake_lock 运行 suspend()以后，在wakelock.c的suspend()函数会被调用，这个函数首先sync文件系统，然后调用pm_suspend(request_suspend_state)，接下来pm_suspend()就会调用enter_state()来进入Linux的休眠流程。

（4）Android于标准Linux休眠的区别
      pm_suspend() 虽然会调用enter_state()来进入标准的Linux休眠流程，但是还是有一些区别：当进入冻结进程的时候，android首先会检查有没有wake lock。如果没有，才会冻结这些进程，因为在开始suspend和冻结进程期间有可能有人申请了wake lock，如果是这样，冻结进程会被中断。
（5） Wake Lock实例

        在调试一款手机时，发现这样一个BUG：在通话时手机接近耳朵后，距离感应器（PS）会使得LCD睡眠关屏，但是手机拿开后LCD也不会再亮了，怀疑是PS芯片没有从睡眠中唤醒导致的。采取添加一个唤醒锁的方法，这样在通话过程中PS始终无法进入睡眠状态就可以正常相应外部的状态变化了。注意：就算手机接近耳朵关屏，此时PS并没有DISABLE掉，在整个通话过程中，PS都是ENABLE的，只有当手机睡眠待机时，才会真正处于DISABLE。

        这样的话，只需要初始化PS时，初始化一个wake_lock，在手机正常工作时（ENABLE PS芯片）获得唤醒锁，在手机睡眠时（DISABLE PS芯片）释放唤醒锁。

 

参考原文：http://edu.codepub.com/2010/0626/23815_2.php

参考原文：http://elinux.org/Android_Power_Management

 

linux内核休眠与唤醒

    在Linux中，休眠主要分三个主要的步骤：（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；（3）按照注册顺序休眠核心设备和使CPU进入休眠态。
      冻结进程是内核把进程列表中所有的进程的状态都设置为停止，并且保存下所有进程的上下文。当这些进程被解冻的时候，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进入休眠呢？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命令系统进入休眠。也可以使用
# cat /sys/power/state来得到内核支持哪几种休眠方式。

      Linux Suspend 的流程。相关的文件的路径:
linux_soruce/kernel/power/main.c 
linux_source/kernel/arch/xxx/mach-xxx/pm.c

linux_source/driver/base/power/main.c 
（1）接下来让我们详细的看一下Linux是怎么休眠/唤醒的。

      用户对于/sys/power/state 的读写会调用到 main.c中的state_store()，用户可以写入 const char * const pm_state[] 中定义的字符串，比如"mem"、 "standby"。然后state_store()会调用enter_state()，它首先会检查一些状态参数，然后同步文件系统。
（2）准备冻结进程。

      当进入到suspend_prepare()中以后，它会给suspend分配一个虚拟终端来输出信息，然后广播一个系统要进入suspend的Notify，关闭掉用户态的helper进程，然后一次调用suspend_freeze_processes()冻结所有的进程，这里会保存所有进程 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。

（3）让外设进入休眠。

      现在，所有的进程(也包括workqueue/kthread) 都已经停止了，内核态任务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()函数里面作lock/unlock锁要非常小心，这里建议设计的时候就不要在suspend()里面等待锁。
      最后会调用suspend_devices_and_enter()来把所有的外设休眠，在这个函数中，如果平台注册了suspend_pos(通常是在板级定义中定义和注册)，这里就会调用suspend_ops->begin()，然后driver/base/power/main.c 中的 device_suspend()->dpm_suspend() 会被调用，他们会依次调用驱动的suspend() 回调来休眠掉所有的设备。当所有的设备休眠以后，suspend_ops->prepare()会被调用，这个函数通常会作一些准备工作来让板机进入休眠。接下来Linux，在多核的CPU中的非启动CPU会被关掉，通过注释看到是避免这些其他的CPU造成race condion，接下来的以后只有一个CPU在运行了。
      suspend_ops 是板级的电源管理操作，通常注册在文件 arch/xxx/mach-xxx/pm.c 中。接下来，suspend_enter()会被调用，这个函数会关闭arch irq，调用 device_power_down()，它会调用suspend_late()函数，这个函数是系统真正进入休眠最后调用的函数，通常会在这个函数中作最后的检查。如果检查没问题，接下来休眠所有的系统设备和总线，并且调用 suspend_pos->enter() 来使CPU进入省电状态。这时候，就已经休眠了，代码的执行也就停在这里了。

（4）Resume。

      如果在休眠中系统被中断或者其他事件唤醒，接下来的代码就会开始执行，这个唤醒的顺序是和休眠的顺序相反的，所以系统设备和总线会首先唤醒，使能系统中断，使能休眠时候停止掉的非启动CPU，以及调用suspend_ops->finish()，而且在suspend_devices_and_enter()函数中也会继续唤醒每个设备，使能虚拟终端。最后调用 suspend_ops->end()。再返回到enter_state()函数中的，当suspend_devices_and_enter() 返回以后，外设已经唤醒了，但是进程和任务都还是冻结状态，这里会调用suspend_finish()来解冻这些进程和任务，而且发出Notify来表示系统已经从suspend状态退出，唤醒终端。到这里，所有的休眠和唤醒就已经完毕了，系统继续运行了。

参考原文：http://edu.codepub.com/2010/0626/23815.php