early_suspend【轉】

来源:https://www.cnblogs.com/linhaostudy/archive/2018/07/08/9279648.html
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[android 休眠喚醒機制分析(二) — early_suspend ](https://blog.csdn.net/g_salamander/article/details/7982170) 是Android休眠流程的第一階段即淺度休眠，不會受到wake_lock的阻止，一般用於關閉lcd、t ...


android 休眠喚醒機制分析(二) — early_suspend

early_suspend是Android休眠流程的第一階段即淺度休眠，不會受到wake_lock的阻止，一般用於關閉lcd、tp等設備為運行的應用節約電能。Android的PowerManagerService會根據用戶的操作情況調整電源狀態，如果需要休眠則會調用到HAL層的set_screen_state()介面，在set_screen_state()中會向/sys/power/state節點寫入"mem"值讓驅動層開始進入休眠流程。

一、休眠喚醒機制及其用戶空間介面

Linux系統支持如下休眠喚醒等級

const char *const pm_states[PM_SUSPEND_MAX] = {
#ifdef CONFIG_EARLYSUSPEND
    [PM_SUSPEND_ON]     = "on",
#endif
    [PM_SUSPEND_STANDBY]    = "standby",
    [PM_SUSPEND_MEM]    = "mem",
};

但在Android中一般只支持"on"和"mem"，其中"on"為喚醒設備，"mem"為休眠設備。/sys/power/state節點的讀寫操作如下：

static ssize_t state_show(struct kobject *kobj, struct kobj_attribute *attr,
              char *buf)
{
    char *s = buf;
#ifdef CONFIG_SUSPEND
    int i;
 
    for (i = 0; i < PM_SUSPEND_MAX; i++) {
        if (pm_states[i] && valid_state(i))
            s += sprintf(s,"%s ", pm_states[i]);  // 列印系統支持的休眠等級
    }
#endif
#ifdef CONFIG_HIBERNATION
    s += sprintf(s, "%s\n", "disk");
#else
    if (s != buf)
        /* convert the last space to a newline */
        *(s-1) = '\n';
#endif
    return (s - buf);
}
 
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;
 
    /* First, check if we are requested to hibernate */
    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);  // 請求進入android的休眠流程
        }
#else
        error = enter_state(state);  // linux的標準休眠流程
#endif
#endif
 
 Exit:
    return error ? error : n;
}
 
power_attr(state);

其中state_show()為節點的讀函數，主要列印出系統支持的休眠等級；state_store()為節點的寫函數，根據參數請求休眠或者喚醒流程。節點的創建代碼如下：

static struct attribute * g[] = {
    &state_attr.attr,        // state節點
#ifdef CONFIG_PM_TRACE
    &pm_trace_attr.attr,
#endif
#if defined(CONFIG_PM_SLEEP) && defined(CONFIG_PM_DEBUG)
    &pm_test_attr.attr,      // pm_test節點
#endif
#ifdef CONFIG_USER_WAKELOCK
    &wake_lock_attr.attr,    // wake_lock節點
    &wake_unlock_attr.attr,  // wake_unlock節點
#endif
    NULL,
};
 
static struct attribute_group attr_group = {
    .attrs = g,
};
 
static int __init pm_init(void)
{
    int error = pm_start_workqueue();
    if (error)
        return error;
    power_kobj = kobject_create_and_add("power", NULL);  // 創建power節點
    if (!power_kobj)
        return -ENOMEM;
    return sysfs_create_group(power_kobj, &attr_group);  // 創建一組屬性節點
}
 
core_initcall(pm_init);

二、early_suspend 實現

1、early_suspend 定義、介面及其用法

enum {
    EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN = 50,
    EARLY_SUSPEND_LEVEL_STOP_DRAWING = 100,
    EARLY_SUSPEND_LEVEL_DISABLE_FB = 150,
};
struct early_suspend {
#ifdef CONFIG_HAS_EARLYSUSPEND
    struct list_head link;  // 鏈表節點
    int level;              // 優先等級
    void (*suspend)(struct early_suspend *h);
    void (*resume)(struct early_suspend *h);
#endif
};

可以看到early_suspend由兩個函數指針、鏈表節點、優先等級組成；內核預設定義了3個優先等級，在suspend的時候先執行優先等級低的handler，在resume的時候則先執行等級高的handler，用戶可以定義自己的優先等級；early_suspend向內核空間提供了2個介面用於註冊和註銷handler：

void register_early_suspend(struct early_suspend *handler);
void unregister_early_suspend(struct early_suspend *handler);

其中register_early_suspend()用於註冊，unregister_early_suspend用於註銷；一般early_suspend的使用方式如下：

ts->earlysuspend.suspend = sitronix_i2c_suspend_early;
ts->earlysuspend.resume = sitronix_i2c_resume_late;
ts->earlysuspend.level = EARLY_SUSPEND_LEVEL_BLANK_SCREEN;
register_early_suspend(&ts->earlysuspend);

設置好suspend和resume介面，定義優先等級，然後註冊結構即可。

2、初始化信息

我們看一下early_suspend需要用到的一些數據：

static DEFINE_MUTEX(early_suspend_lock);
static LIST_HEAD(early_suspend_handlers);  // 初始化淺度休眠鏈表
// 聲明3個工作隊列用於同步、淺度休眠和喚醒
static void early_sys_sync(struct work_struct *work);
static void early_suspend(struct work_struct *work);
static void late_resume(struct work_struct *work);
static DECLARE_WORK(early_sys_sync_work,early_sys_sync);
static DECLARE_WORK(early_suspend_work, early_suspend);
static DECLARE_WORK(late_resume_work, late_resume);
static DEFINE_SPINLOCK(state_lock);
enum {
    SUSPEND_REQUESTED = 0x1,  // 當前正在請求淺度休眠
    SUSPENDED = 0x2,          // 淺度休眠完成
    SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED = SUSPEND_REQUESTED | SUSPENDED,
};
static int state;

初始化了一個鏈表early_suspend_handlers用於管理early_suspend，還定義讀寫鏈表用到的互斥體；另外還聲明瞭3個工作隊列，分別用於緩存同步、淺度休眠和喚醒；還聲明瞭early_suspend操作的3個狀態。

3、register_early_suspend 和 unregister_early_suspend

void register_early_suspend(struct early_suspend *handler)
{
    struct list_head *pos;
 
    mutex_lock(&early_suspend_lock);
    // 遍歷淺度休眠鏈表
    list_for_each(pos, &early_suspend_handlers) {
        struct early_suspend *e;
        e = list_entry(pos, struct early_suspend, link);
        // 判斷當前節點的優先等級是否大於handler的優先等級
        // 以此決定handler在鏈表中的順序
        if (e->level > handler->level)
            break;
    }
    // 將handler加入當前節點之前,優先等級越低越靠前
    list_add_tail(&handler->link, pos);
    if ((state & SUSPENDED) && handler->suspend)
        handler->suspend(handler);
    mutex_unlock(&early_suspend_lock);
}
EXPORT_SYMBOL(register_early_suspend);

註冊的流程比較簡單，首先遍歷鏈表，依次比較每個節點的優先等級，如果遇到優先等級比新節點優先等級高則跳出，然後將新節點加入優先等級較高的節點前面，這樣就確保了鏈表是優先等級低在前高在後的順序；在將節點加入鏈表後查看當前狀態是否為淺度休眠完成狀態，如果是則執行handler的suspend函數。

4、request_suspend_state

前面我們看到用戶空間在寫/sys/power/state節點的時候會執行request_suspend_state()函數，該函數代碼如下：

void request_suspend_state(suspend_state_t new_state)
{
    unsigned long irqflags;
    int old_sleep;
 
    spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);
    old_sleep = state & SUSPEND_REQUESTED;
    // 列印當前狀態
    if (debug_mask & DEBUG_USER_STATE) {
        struct timespec ts;
        struct rtc_time tm;
        getnstimeofday(&ts);
        rtc_time_to_tm(ts.tv_sec, &tm);
        pr_info("request_suspend_state: %s (%d->%d) at %lld "
            "(%d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d.%09lu UTC)\n",
            new_state != PM_SUSPEND_ON ? "sleep" : "wakeup",
            requested_suspend_state, new_state,
            ktime_to_ns(ktime_get()),
            tm.tm_year + 1900, tm.tm_mon + 1, tm.tm_mday,
            tm.tm_hour, tm.tm_min, tm.tm_sec, ts.tv_nsec);
    }
    // 如果新狀態是休眠狀態
    if (!old_sleep && new_state != PM_SUSPEND_ON) {
        state |= SUSPEND_REQUESTED;
        pr_info("sys_sync_work_queue early_sys_sync_work.\n");
        // 執行緩存同步與淺度休眠的工作隊列
        queue_work(sys_sync_work_queue, &early_sys_sync_work);
        queue_work(suspend_work_queue, &early_suspend_work);
    } else if (old_sleep && new_state == PM_SUSPEND_ON) {
    // 如果新狀態是喚醒狀態
        state &= ~SUSPEND_REQUESTED;
        // 激活內核鎖
        wake_lock(&main_wake_lock);
        // 執行淺度喚醒的工作隊列
        queue_work(suspend_work_queue, &late_resume_work);
    }
    // 更新全局狀態
    requested_suspend_state = new_state;
    spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);
}

函數首先列印出當前狀態變化的log，然後判斷新狀態，如果是休眠狀態則置位SUSPEND_REQUESTED標誌，然後將同步緩存、淺度休眠工作隊列加入相應的內核線程執行；如果新狀態是喚醒則首先將main_wake_lock激活，然後再將淺度喚醒工作隊列加入內核線程執行；最後更新全局狀態變數，因為提供了一個內核空間介面用於獲取當前休眠喚醒狀態：

// 返回系統狀態值
suspend_state_t get_suspend_state(void)
{
    return requested_suspend_state;
}

5、early_suspend_work、late_resume_work 和 early_sys_sync

static void early_suspend(struct work_struct *work)
{
    struct early_suspend *pos;
    unsigned long irqflags;
    int abort = 0;
 
    mutex_lock(&early_suspend_lock);
    spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);
    if (state == SUSPEND_REQUESTED)  // 判斷當前狀態是否在請求淺度休眠
        state |= SUSPENDED;      // 如果是則置位SUSPENDED
    else
        abort = 1;
    spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);
 
    if (abort) {  // 取消early_suspend
        if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)
            pr_info("early_suspend: abort, state %d\n", state);
        mutex_unlock(&early_suspend_lock);
        goto abort;
    }
 
    if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)
        pr_info("early_suspend: call handlers\n");
    // 遍歷淺度休眠鏈表並執行其中所有suspend函數
    // 執行順序根據優先等級而定,等級越低越先執行
    list_for_each_entry(pos, &early_suspend_handlers, link) {
        if (pos->suspend != NULL)
            pos->suspend(pos);
    }
    mutex_unlock(&early_suspend_lock);
 
    if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)
        pr_info("early_suspend: sync\n");
 
    /* Remove sys_sync from early_suspend, and use work queue to complete sys_sync */
    //sys_sync();
abort:
    spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);
    if (state == SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED)
        wake_unlock(&main_wake_lock);
    spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);
}

在suspend流程中首先判斷當前狀態是否為SUSPEND_REQUESTED，如果是則置位SUSPENDED標誌，如果不是則取消suspend流程；然後遍歷淺度休眠鏈表，從鏈表頭部到尾部依次調用各節點的suspend()函數，執行完後判斷當前狀態是否為SUSPEND_REQUESTED_AND_SUSPENDED，如果是則釋放main_wake_lock，當前系統中如果只存在main_wake_lock這個有效鎖，則會在wake_unlock()裡面啟動深度休眠線程，如果還有其他其他wake_lock則保持當前狀態。

static void late_resume(struct work_struct *work)
{
    struct early_suspend *pos;
    unsigned long irqflags;
    int abort = 0;
 
    mutex_lock(&early_suspend_lock);
    spin_lock_irqsave(&state_lock, irqflags);
    if (state == SUSPENDED)  // 清除淺度休眠完成標誌
        state &= ~SUSPENDED;
    else
        abort = 1;
    spin_unlock_irqrestore(&state_lock, irqflags);
 
    if (abort) {
        if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)
            pr_info("late_resume: abort, state %d\n", state);
        goto abort;
    }
    if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)
        pr_info("late_resume: call handlers\n");
    // 反向遍歷淺度休眠鏈表並執行其中所有resume函數
    // 執行順序根據優先等級而定,等級越高越先執行
    list_for_each_entry_reverse(pos, &early_suspend_handlers, link)
        if (pos->resume != NULL)
            pos->resume(pos);
    if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)
        pr_info("late_resume: done\n");
abort:
    mutex_unlock(&early_suspend_lock);
}

在resume流程中同樣首先判斷當前狀態是否為SUSPENDED，如果是則清除SUSPENDED標誌，然後反向遍歷淺度休眠鏈表，按照優先等級從高到低的順序執行節點的resume()函數。

static void early_sys_sync(struct work_struct *work)
{
    wake_lock(&sys_sync_wake_lock);
    sys_sync();
    wake_unlock(&sys_sync_wake_lock);
}

內核專門為緩存同步建立了一個線程，同時還創建了sys_sync_wake_lock防止在同步緩存時系統進入深度休眠。


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