背景

• Read the fucking source code! --By 魯迅
• A picture is worth a thousand words. --By 高爾基

說明：

1. Kernel版本：4.14
2. ARM64處理器
3. 使用工具：Source Insight 3.5， Visio

1. 介紹

PSCI, Power State Coordination Interface，由ARM定義的電源管理介面規範，通常由Firmware來實現，而Linux系統可以通過smc/hvc指令來進入不同的Exception Level，進而調用對應的實現。

那問題來了？為什麼要把這個放到Firmware中去實現呢？原因是ARMv8架構，引入了Virtualization，Security等概念，CPU boot、shutdown、suspend/resumen等操作不再如傳統那樣單純了。我們不再是我們，我們依然是我們。

2. 分析

代碼路徑： arch/arm64/kernel/psci.c drivers/firmware/psci.c

2.1 總體框架

Linux對CPU core的操作抽象出了結構struct cpu_operations，開放給上層軟體調用，struct cpu_operations統一對底層的CPU及power等資源進行統一操作，完美。 今天我們的故事就從struct cpu_operations開始。

話不多說，直接上圖分析吧

• CPU Operation有兩種方式：spin-table和psci，這個由Device Tree來指定，顯然我們今天說的是psci，以cpu_psci_ops為核心；
• cpu_psci_ops中的函數指針在arch/arm64/kernel/psci.c中進行賦值，而實際的實現中去調用了psci_ops中的實現；
• psci_ops中會根據實際的Function ID找到對應的函數，從而通過hvc/smc指令調用Firmware介面； 說一個實際的用例吧： 比如你現在需要把系統Suspend，在用戶輸入echo mem > /sys/power/state，最終會調用到cpu_suspend函數，由上圖可知，最終也能調用到底層的Firmware，當然，前提是Firmware中已經實現了該介面。

所以，現在看起來PSCI其實就是去實現調用底層Firmware的介面，並且填充到對應的數據結構中就行了。

目前在內核中有三個版本的PSCI，分別是：PSCI V0.1/, PSCI V0.2/, PSCI V1.0，對應的psci_of_match[]一目瞭然：

static const struct of_device_id psci_of_match[] __initconst = {
	{ .compatible = "arm,psci",	.data = psci_0_1_init},
	{ .compatible = "arm,psci-0.2",	.data = psci_0_2_init},
	{ .compatible = "arm,psci-1.0",	.data = psci_0_2_init},
	{},
};

2.1 PSCI v0.1分析

下邊分析下PSCI v0.1吧

我們從哪裡來？要到哪裡去？老規矩，直接上圖：

• 從setup_arch開始跟蹤，能看到入口為psci_dt_init()，從而跳轉到driver/firmware/psci.c中的函數中；
• psci_dt_init()會去讀取並解析Device Tree中的內容，從而選擇版本（psci_0_1_init/psci_0_2_init），選擇指令（hvc/smc）等；
• psci_0_1_init()函數完成的主要內容其實是填充對應的函數指針，以及psci_function_id[]數組；

那麼如何從Device Tree到實際的解析和配置中來的呢？ 下麵以arch/arm/boot/dts/xenvm-4.2.dts為例：

• 設備樹是這樣子的：

• 解析的框架是這樣子的：

2.2 PSCI v0.2及以上與PSCI v0.1的區別

• 代碼區別：PSCI v0.2支持 CPU Suspend，CPU Migrate等操作，也就是功能更全，顯然我說的這個是廢話，代碼說明一切；
• DeviceTree的區別：

Case 1: PSCI v0.1 only.

        psci {
                compatible      = "arm,psci";
                method          = "smc";
                cpu_suspend     = <0x95c10000>;
                cpu_off         = <0x95c10001>;
                cpu_on          = <0x95c10002>;
                migrate         = <0x95c10003>;
        };

Case 2: PSCI v0.2 only

        psci {
                compatible      = "arm,psci-0.2";
                method          = "smc";
        };

Case 3: PSCI v0.2 and PSCI v0.1.

        A DTB may provide IDs for use by kernels without PSCI 0.2 support,
        enabling firmware and hypervisors to support existing and new kernels.
        These IDs will be ignored by kernels with PSCI 0.2 support, which will
        use the standard PSCI 0.2 IDs exclusively.

        psci {
                compatible = "arm,psci-0.2", "arm,psci";
                method = "hvc";

                cpu_on = < arbitrary value >;
                cpu_off = < arbitrary value >;

                ...
        };

說了是框架分析，不指望貼代碼了，收工。

公眾號: LoyenWang