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Linux CPU core的电源管理(5)_cpu control及cpu hotplug

作者：wowo 发布于：2015-9-19 21:39 分类：电源管理子系统

1. 前言

由“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”的描述可知，kernel cpu control位于“.\kernel\cpu.c”中，是一个承上启下的模块，负责屏蔽arch-dependent的实现细节，向上层软件提供控制CPU core的统一API（主要包括cpu_up/cpu_down等接口的实现）。本文将基于这些API，从上到下，分析CPU core从启动到关闭的整个过程（主要是CPU hotplug），进一步理解系统运行过程中CPU core电源管理相关的行为。

注1：其实这一部分已经不属于电源管理的范畴了，而是系统级的软件行为（boot、调度、电源管理等等），之所以放到这里讲述，主要原因是，这些复杂行为的背后，目的只有一个----节电。因此，本文只会focus在CPU core power状态切换的过程上，涉及到得其它知识，如进程调度，只会一笔带过。

2. possible/present/active/online cpus

前面文章提到过，kernel使用4个bitmap，来保存分别处于4种状态的CPU core：possible、present、active和online。这四个状态的意义到底是什么？下面我们根据相关的代码逻辑，来解答这个问题。

开始之前，先看一下kernel中对他们的注释：

  1: /* include/linux/cpumask.h */
  2: 
  3: 
  4: /*
  5:  * The following particular system cpumasks and operations manage
  6:  * possible, present, active and online cpus.
  7:  *
  8:  *     cpu_possible_mask- has bit 'cpu' set iff cpu is populatable
  9:  *     cpu_present_mask - has bit 'cpu' set iff cpu is populated
 10:  *     cpu_online_mask  - has bit 'cpu' set iff cpu available to scheduler
 11:  *     cpu_active_mask  - has bit 'cpu' set iff cpu available to migration
 12:  *
 13:  *  If !CONFIG_HOTPLUG_CPU, present == possible, and active == online.
 14:  *
 15:  *  The cpu_possible_mask is fixed at boot time, as the set of CPU id's
 16:  *  that it is possible might ever be plugged in at anytime during the
 17:  *  life of that system boot.  The cpu_present_mask is dynamic(*),
 18:  *  representing which CPUs are currently plugged in.  And
 19:  *  cpu_online_mask is the dynamic subset of cpu_present_mask,
 20:  *  indicating those CPUs available for scheduling.
 21:  *
 22:  *  If HOTPLUG is enabled, then cpu_possible_mask is forced to have
 23:  *  all NR_CPUS bits set, otherwise it is just the set of CPUs that
 24:  *  ACPI reports present at boot.
 25:  *
 26:  *  If HOTPLUG is enabled, then cpu_present_mask varies dynamically,
 27:  *  depending on what ACPI reports as currently plugged in, otherwise
 28:  *  cpu_present_mask is just a copy of cpu_possible_mask.
 29:  */
 30: 

大意是这样的：

possible状态的CPU意味着是“populatable（觉得这个单词还没有possible易懂）”的，可理解为存在这个CPU资源，但还没有纳入Kernel的管理范围；

present状态的CPU，是已经“populated”的CPU，可理解为已经被kernel接管；

online状态的CPU，表示可以被调度器使用；

active状态的CPU，表示可以被migrate（什么意思？）；

如果系统没有使能CPU Hotplug功能，则present等于possible，active等于online。

还真不是很容易理解，不急，我们一个一个分析。

2.1 possible CPU

possible的CPUs，代表了系统中可被使用的所有的CPU，在boot阶段确定之后，就不会再修改。以ARM64为例，其初始化的过程如下。

1）系统上电后，boot CPU启动，执行start_kernel（init/main.c），并分别调用boot_cpu_init和setup_arch两个接口，进行possible CPU相关的初始化。

2）boot_cpu_init负责将当前的boot CPU放到possible CPU的bitmap中，同理，boot CPU也是present、oneline、active CPU（因此，后续的描述，都是针对非boot CPU的）。如下：

  1: /* init/main.c */
  2: 
  3: static void __init boot_cpu_init(void)
  4: {
  5:         int cpu = smp_processor_id();
  6:         /* Mark the boot cpu "present", "online" etc for SMP and UP case */
  7:         set_cpu_online(cpu, true);
  8:         set_cpu_active(cpu, true);
  9:         set_cpu_present(cpu, true);
 10:         set_cpu_possible(cpu, true);
 11: }

smp_processor_id用于获取当前的CPU id；

set_cpu_xxx接口，可以将指定的CPU设置为（或者清除）指定的状态。

3）setup_arch负责根据MPIDR寄存器，以及DTS配置，解析并设置其它的possible CPU，如下：

  1: /* arch/arm64/kernel/setup.c */
  2: 
  3: void __init setup_arch(char **cmdline_p)
  4: {
  5:         ...
  6:         cpu_logical_map(0) = read_cpuid_mpidr() & MPIDR_HWID_BITMASK;
  7:         cpu_read_bootcpu_ops();
  8: #ifdef CONFIG_SMP
  9:         smp_init_cpus();
 10:         smp_build_mpidr_hash();
 11: #endif
 12:         ...
 13: }
 14: 

3a）cpu_logical_map数组

kernel使用一个整形数组（cpu_logical_map，定义如下），保存物理CPU（由ID标示）和逻辑CPU（数组的index）之间的映射，该数组的长度由NR_CPUS决定。

  1: /* arch/arm64/include/asm/smp_plat.h */
  2: 
  3: /*
  4:  * Logical CPU mapping.
  5:  */
  6: extern u64 __cpu_logical_map[NR_CPUS];
  7: #define cpu_logical_map(cpu)    __cpu_logical_map[cpu]

上面setup_arch代码的第六行，通过read_cpuid_mpidr接口，读取当前CPU（boot CPU）的ID（物理ID），并保存在map表的第一个位置。

3b）smp_init_cpus

如果使能了SMP，则调用smp_init_cpus接口，完成如下事情：

从DTS中解析其它CPU的HW ID（通过‘reg’关键字，如下），并保存在cpu_logical_map数组中；

对所有cpu_logical_map数组中的CPU，执行set_cpu_possible操作，将它们设置为possible状态。

  1: {
  2:        ...
  3:        cpus {
  4:                 #address-cells = <2>;
  5:                 #size-cells = <0>;
  6: 
  7:                 cpu@0 {
  8:                         device_type = "cpu";
  9:                         compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
 10:                         reg = <0x0 0x0>;
 11:                         enable-method = "psci";
 12:                         cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP_0 &CPU_SLEEP_1>;
 13:                 };
 14: 
 15:                 cpu@1 {
 16:                         device_type = "cpu";
 17:                         compatible = "arm,cortex-a53", "arm,armv8";
 18:                         reg = <0x0 0x1>;
 19:                         enable-method = "psci";
 20:                         cpu-idle-states = <&CPU_SLEEP_0 &CPU_SLEEP_1>;
 21:                 };
 22:                 ...
 23:        };
 24:        ...
 25: }
 26: 

CPU DTS文件示例。

4）总结

对ARM64来说，possible的CPU，就是在DTS中指定了的，物理存在的CPU core。

2.2 present CPU

还是以ARM64为例，“start_kernel—>setup_arch”成功执行之后，继续执行“start_kernel—>rest_init—>kernel_init（pid 1，init task）—>kernel_init_freeable”，在kernel_init_freeable中会调用arch-dependent的接口：smp_prepare_cpus，该接口主要的主要功能有两个：

1）构建系统中CPU的拓扑结构，具体可参考“Linux CPU core的电源管理(2)_cpu topology”。

2）拓扑结构构建完成后，根据CPU的拓扑，初始化系统的present CPU mask，代码如下：

  1: void __init smp_prepare_cpus(unsigned int max_cpus)
  2: {
  3:         ...
  4:         /* Don't bother if we're effectively UP */
  5:         if (max_cpus <= 1)
  6:                 return;
  7: 
  8:         /*
  9:          * Initialise the present map (which describes the set of CPUs
 10:          * actually populated at the present time) and release the
 11:          * secondaries from the bootloader.
 12:          *
 13:          * Make sure we online at most (max_cpus - 1) additional CPUs.
 14:          */
 15:         max_cpus--;
 16:         for_each_possible_cpu(cpu) {
 17:                 if (max_cpus == 0)
 18:                         break;
 19: 
 20:                 if (cpu == smp_processor_id())
 21:                         continue;
 22: 
 23:                 if (!cpu_ops[cpu])
 24:                         continue;
 25: 
 26:                 err = cpu_ops[cpu]->cpu_prepare(cpu);
 27:                 if (err)
 28:                         continue;
 29: 
 30:                 set_cpu_present(cpu, true);
 31:                 max_cpus--;
 32:         }
 33: }

4~6行：当然，如果CPU个数不大于1，则不是SMP系统，就没有后续的概念，直接返回。

16~32行，轮询所有的possible CPU，如果某个CPU core满足一些条件，则调用set_cpu_present，将其设置为present CPU，满足的条件包括：具备相应的cpu_ops指针（有关cpu ops请参考“Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops”）；cpu ops的.cpu_prepare回调成功执行。

由“Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops”中有关CPU ops的解释可知，.cpu_prepare回调主要用于检查某个CPU是否具备执行的条件。如果.cpu_prepare执行成功，则说明该CPU是可以启动的。因此，present CPU的意义是：

该CPU已经被kernel识别到，并且具备执行代码的条件，后续可以在需要的时候（如hotpulg的时候），启动该CPU。

2.3 online CPU

由前面present CPU可知，如果某个CPU是present的，则说明该CPU具备boot的条件，但是否已经boot还是未知数。

由“Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops”的介绍可知，所谓的CPU boot，就是让CPU执行（取指译码/执行）代码（这里为linux kernel）。而CPU是否boot，则反映到online mask上，已经boot的CPU，会在secondary_start_kernel中，调用set_cpu_online接口，将其设置为online状态。反之，会在__cpu_disable中将其从online mask中清除。

有关CPU boot的流程，请参考下面的介绍。

2.4 active CPU

在单核时代，调度器（scheduler）的职责很单纯：主要负责管理、调教一帮调皮捣蛋的task，尽量以“公平公正”的原则，为它们分配有限的CPU资源。

但在SMP系统中，特别是支持CPU hotplug的系统中，调度器需要多操一份心，即：

CPU资源可以在任何时候增加或者删除。增加的时候，需要将新增的资源分配给等待的task。删除的时候，需要将那些运行在这些CPU上的task，转移到其它尚存的CPU上（这个过程称作migration）。

要达到上面的目的，调度器需要监视CPU hotplug有关的每一个风吹草动。由于调度器和CPU控制两个独立的模块，kernel通过notifier机制（“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”中有提及，但没有过多介绍）实现这一功能。

简言之，每当系统的CPU资源有任何变动，kernel CPU control模块就会通知调度器，调度器根据相应的event（CPU_DOWN_FAILED、CPU_DOWN_PREPARE等），调用set_cpu_active接口，将某个CPU添加到active mask或者移出active mask。这就是active CPU的意义：

从调度器的角度，CPU的状态，即是否对调度器可见，或者说，调度器是否可以把task分配到这个CPU上运行。

注2：由此可知，active状态，只是为了方便调度器操作，抽象出的状态，和CPU电源管理之间没有耦合，后面就不在涉及这部分内容。

3. CPU的控制流程

CPU的控制流程，可以总结为up和down两种行为（和“.\kernel\cpu.c”中的cpu_up、cpu_down两个接口对应），up指CPU的启动过程，down指相反地过程。

根据CPU的发展过程，up和down的行为又可以分为三类：单核CPU的up/down；多核CPU的up/down；hotplugable CPU的up/down。下面让我们对这几种情况做一下简单的介绍。

3.1 单核CPU的控制流程

单核时代，只有一个CPU core，因此CPU的up/down，就是软件的整个生命周期（也就无所谓up/down了），如下：

1）系统上电，CPU从ROM代码执行，经bootloader（非必须），将控制权交给linux kernel。这就是cpu up的过程。

2）系统运行（一大堆省略号）。

3）由linux kernel及其进程调度算法所决定，不允许系统在没有CPU资源的情况下运行（这也是boot CPU的由来），所以系统的整个运行过程中，CPU都是up状态。

4）系统关闭，cpu down。

3.2 多核CPU的控制流程

linux kernel对待SMP系统的基本策略是：指定一个boot CPU，完成系统的初始化，然后再启动其它CPU。过程如下：

1）boot CPU启动，其up/down的控制流程和生命周期，和单核CPU一样。

2）boot CPU启动的过程中，调用cpu_up接口，启动其它CPU（称作secondary CPUs），使它们变成online状态（具体可参考“Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops”）。这就是secondary CPUs的up过程。

3）由于CPU不支持hotplug功能，因此所有CPU只能up，不能down。直到系统关闭，才是cpu down。

3.3 CPU hotplug的控制流程

对于支持CPU hotplug功能的平台来说，可以在系统启动后的任意时刻，关闭任意一个secondary CPU（对ARM平台来说，CPU0或者说boot CPU，是不可以被关闭的），并在需要的时候，再次打开它。因此，相应的CPU控制流程如下：

1）boot CPU启动，其up/down的控制流程和生命周期，和单核CPU一样。

2）boot CPU启动的过程中，调用cpu_up接口，启动secondary CPU，使它们变成online状态，这是secondary CPUs的up过程的一种。

3）在系统负荷较低、或者不需要使用的时候，调用cpu_down接口，关闭不需要使用的secondary CPU，这是secondary CPUs的down过程。

4）在需要的时候，再次调用cpu_up接口，启动处于down状态的CPU，这是secondary CPUs的up过程的另一种。

有关CPU hotplug的具体说明，可参考后面描述。

4. CPU hotplug

4.1 CPU hotplug的时机

在kernel/cpu.c中，cpu_up接口，只会在使能了CONFIG_SMP配置项（意味着是SMP系统）后才会提供。而cpu_down接口，则只会在使能了CONFIG_HOTPLUG_CPU配置项（意味着支持CPU hotplug）后才会提供。

在当前kernel实现中，只支持通过sysfs的形式，关闭或打开CPU（当然，如果需要可以自定义一些方法，实现动态开关核的功能，本文就不在描述了），例如：

echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpuX/online      # 关闭CPU

echo 1 > /sys/devices/system/cpu/cpuX/online      # 打开CPU

另外，CPU hotplug还受“maxcpus”命令行参数影响：

系统启动的时候，可以通过命令行参数“maxcpus”，告知kernel本次启动所使用的CPU个数，该个数可以小于等于possible CPU的个数。系统初始化时，只会把“maxcpus”所指定个数的CPU置为present状态，具体可参考上面2.2小节所描述的smp_prepare_cpus的代码实现。

因此，CPU hotplug只能管理“maxcpus”所指定个数的CPU，具体可参考后面_cpu_up的流程分析。

注3：蜗蜗对这部分的理解，和“Documentation\cpu-hotplug.txt”中的描述有出入，文档是这样描述的：

maxcpus=n    Restrict boot time cpus to n. Say if you have 4 cpus, using
             maxcpus=2 will only boot 2. You can choose to bring the
             other cpus later online, read FAQ's for more info.

它说其它CPU可以在后边被online，但从代码逻辑来说，没有机会online啊！先存疑吧！！

4.2 CPU hotplug的过程分析

CPU online的软件流程如下：

echo 0 > /sys/devices/system/cpu/cpuX/online
        online_store(drivers/base/core.c)
                device_online(drivers/base/core.c)
                        cpu_subsys_online(drivers/base/cpu.c)
                                cpu_up(kernel/cpu.c)
                                        _cpu_up(kernel/cpu.c)

CPU offline的流程和online类似，不再详细介绍。这两个操作，最终是由cpu_up/cpu_down（也即_cpu_up/_cpu_down）两个接口实现的，下面我们重点分析这两个接口。

注4：内核中经常有这样的函数，xxx、_xxx或者__xxx，区别是一个或者两个下划线，其中的含义是：

xxx接口，通常需要由某个锁保护，一般提供给其它模块调用。它会直接调用_xxx接口；

_xxx接口，则不需要保护，一般由模块内部在确保安全的情况下调用。有时，外部模块确信可行（不需要保护），也可能会直接调用；

__xxx接口，一般提供给arch-dependent的软件层实现，比如这里的arch/arm64/kernel/xxx.c。

理解这些含义后，会加快我们阅读代码的速度，另外，如果直接写代码，也尽量遵守这样的原则，以便使自己的代码更规范、更通用。

4.3 cpu_up流程分析

cpu_up的基本流程如下所示：

其要点包括：

1）up前后，发送PREPARE、ONLINE、STARTING等notify，以便让关心者作出相应的动作，例如调度器、RCU、workqueue等模块，都需要关注CPU的hotplug动作，以便进行任务的重新分配等操作。

2）执行Arch-specific相关的boot操作，将CPU boot起来，最终通过secondary_start_kernel接口，停留在per-CPU的idle线程上。

下面我们结合代码，对上述过程做一个简单的分析。

4.3.1 per-CPU的idle线程

我们在“linux cpuidle framework”的系列文章中，已经分析过linux cpuidle有关的工作原理，但却没有提及cpuidle的源头，这里我们补充回来。

首先，boot CPU在执行初始化动作的时候，会通过“smp_init—>idle_threads_init—>idle_init”的调用，为每个CPU创建一个idle线程，如下：

  1: /* kernel/smpboot.c */
  2: static inline void idle_init(unsigned int cpu)
  3: {
  4:         struct task_struct *tsk = per_cpu(idle_threads, cpu);
  5: 
  6:         if (!tsk) {
  7:                 tsk = fork_idle(cpu);
  8:                 if (IS_ERR(tsk))
  9:                         pr_err("SMP: fork_idle() failed for CPU %u\n", cpu);
 10:                 else
 11:                         per_cpu(idle_threads, cpu) = tsk;
 12:         }
 13: }

该接口的本质是，为每个CPU fork一个idle thread（由struct task_struct结构表示），并保存在一个per-CPU的全局变量（idle_threads）中。

此时，idle thread只是一个task结构，并没有执行。那它最终怎么执行的呢？我们继续往后面看。

4.3.2 arch-specific CPU boot

_cpu_up接口会在完成一些准备动作之后，调用平台相关的__cpu_up接口，由平台代码完成具体的up操作，如下：

  1: static int _cpu_up(unsigned int cpu, int tasks_frozen)
  2: {
  3:         int ret, nr_calls = 0;
  4:         void *hcpu = (void *)(long)cpu;
  5:         unsigned long mod = tasks_frozen ? CPU_TASKS_FROZEN : 0;
  6:         struct task_struct *idle;
  7: 
  8:         cpu_hotplug_begin();
  9: 
 10:         if (cpu_online(cpu) || !cpu_present(cpu)) {
 11:                 ret = -EINVAL;
 12:                 goto out;
 13:         }
 14: 
 15:         idle = idle_thread_get(cpu);
 16:         if (IS_ERR(idle)) {
 17:                 ret = PTR_ERR(idle);
 18:                 goto out;
 19:         }
 20: 
 21:         ret = smpboot_create_threads(cpu);
 22:         if (ret)
 23:                 goto out;
 24: 
 25:         ret = __cpu_notify(CPU_UP_PREPARE | mod, hcpu, -1, &nr_calls);
 26:         if (ret) {
 27:                 nr_calls--;
 28:                 pr_warn("%s: attempt to bring up CPU %u failed\n",
 29:                         __func__, cpu);
 30:                 goto out_notify;
 31:         }
 32: 
 33:         /* Arch-specific enabling code. */
 34:         ret = __cpu_up(cpu, idle);
 35:         if (ret != 0)
 36:                 goto out_notify;
 37:         BUG_ON(!cpu_online(cpu));
 38: 
 39:         /* Wake the per cpu threads */
 40:         smpboot_unpark_threads(cpu);
 41: 
 42:         /* Now call notifier in preparation. */
 43:         cpu_notify(CPU_ONLINE | mod, hcpu);
 44: 
 45: out_notify:
 46:         if (ret != 0)
 47:                 __cpu_notify(CPU_UP_CANCELED | mod, hcpu, nr_calls, NULL);
 48: out:
 49:         cpu_hotplug_done();
 50: 
 51:         return ret;
 52: }

准备动作包括：

1）获取idle thread的task指针，该指针最终会以参数的形式传递给arch-specific代码。

2）创建一个用于管理CPU hotplug动作的线程（smpboot_create_threads），该线程的具体意义，后面会再说明。

3）发送CPU_UP_PREPARE notify。

以ARM64为例，__cpu_up的内部实现如下：

  1: /* arch/arm64/kernel/smp.c */
  2: int __cpu_up(unsigned int cpu, struct task_struct *idle)
  3: {
  4:         int ret;
  5: 
  6:         /*
  7:          * We need to tell the secondary core where to find its stack and the
  8:          * page tables.
  9:          */
 10:         secondary_data.stack = task_stack_page(idle) + THREAD_START_SP;
 11:         __flush_dcache_area(&secondary_data, sizeof(secondary_data));
 12: 
 13:         /*
 14:          * Now bring the CPU into our world.
 15:          */
 16:         ret = boot_secondary(cpu, idle);
 17:         if (ret == 0) {
 18:                 /*
 19:                  * CPU was successfully started, wait for it to come online or
 20:                  * time out.
 21:                  */
 22:                 wait_for_completion_timeout(&cpu_running,
 23:                                             msecs_to_jiffies(1000));
 24: 
 25:                 if (!cpu_online(cpu)) {
 26:                         pr_crit("CPU%u: failed to come online\n", cpu);
 27:                         ret = -EIO;
 28:                 }
 29:         } else {
 30:                 pr_err("CPU%u: failed to boot: %d\n", cpu, ret);
 31:         }
 32: 
 33:         secondary_data.stack = NULL;
 34: 
 35:         return ret;
 36: }

该接口以idle thread的task指针为参数，完成如下动作：

1）将idle线程的堆栈，保存在一个名称为secondary_data的全局变量中（这地方很重要，后面再介绍其中的奥妙）。

2）执行boot_secondary接口，boot CPU，具体的流程，可参考“Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops”中的描述。

3）boot_secondary返回后，等待对应的CPU切换为online状态。

4.3.3 secondary_startup

“Linux CPU core的电源管理(3)_cpu ops” 4.1小节，分析了使用SPIN TABLE cpu ops的情况下，boot_secondary到secondary_startup的流程（其它cpu ops类似），本文继续secondary_startup的分析。

该接口位于arch/arm64/kernel/head.S中，负责secondary CPU启动后的后期操作，如下：

  1: ENTRY(secondary_startup)
  2:         /*
  3:          * Common entry point for secondary CPUs.
  4:          */
  5:         mrs     x22, midr_el1                   // x22=cpuid
  6:         mov     x0, x22
  7:         bl      lookup_processor_type
  8:         mov     x23, x0                         // x23=current cpu_table
  9:         cbz     x23, __error_p                  // invalid processor (x23=0)?
 10: 
 11:         pgtbl   x25, x26, x28                   // x25=TTBR0, x26=TTBR1
 12:         ldr     x12, [x23, #CPU_INFO_SETUP]
 13:         add     x12, x12, x28                   // __virt_to_phys
 14:         blr     x12                             // initialise processor
 15: 
 16:         ldr     x21, =secondary_data
 17:         ldr     x27, =__secondary_switched      // address to jump to after enabling the MMU
 18:         b       __enable_mmu
 19: ENDPROC(secondary_startup)
 20: 
 21: ENTRY(__secondary_switched)
 22:         ldr     x0, [x21]                       // get secondary_data.stack
 23:         mov     sp, x0
 24:         mov     x29, #0
 25:         b       secondary_start_kernel
 26: ENDPROC(__secondary_switched)

我们重点关注上面16~17行，以及21~26行的__secondary_switched，__secondary_switched会将保存在secondary_data全局变量中的堆栈取出，保存在该CPU的SP中，并跳转到secondary_start_kernel继续执行。思考一下其中的意义：

我们都知道，CPU启动后，需要先配置好堆栈，才能进行后续的函数调用，这里使用的是该CPU idle thread的堆栈。就这么简单吗？当然不是，看一下kernel中“current”指针（获取当前task结构的宏定义）的实现方法：

  1: #define current get_current()
  2: #define get_current() (current_thread_info()->task)
  3: 
  4: static inline struct thread_info *current_thread_info(void)
  5: {
  6:         register unsigned long sp asm ("sp");
  7:         return (struct thread_info *)(sp & ~(THREAD_SIZE - 1));
  8: }
  9: 

有没有豁然开朗的感觉？通过CPU的SP指针，是可以获得CPU的当前task的（这和linux kernel进程管理的实现有关，我们不深究）。也就是说，当CPU SP被赋值为idle thread的堆栈的那一瞬间，当前的上下文已经是idle thread了！！

至于后面的secondary_start_kernel，就比较简单了，使能GIC、Timers，设置CPU为online状态，使能本地IRQ中断。等等。最后，调用cpu_startup_entry，进入cpuidle的loop中，已经和“Linux cpuidle framework(1)_概述和软件架构”中描述接上了，自此，CPU UP完成。

4.4 cpu_down流程

cpu_down是cpu_up的反过程，用于将某个CPU从系统中移出。从表面上看，它和cpu_up的过程应该类似，但实际上它的处理过程却异常繁琐、复杂，同时牵涉到非常多的进程调度的知识，鉴于篇幅，本文就不再继续分析了。如果有机会，后面再专门用一篇文章分析这个过程。

另外，前面提到的smpboot有关的内容，也和cpu_down的过程有关，也就不再介绍了。

5. 小结

由本文的分析可知，cpu control有关的过程，其本身的逻辑比较简单，复杂之处在于：与此相关的系统服务（任务、中断、timer等等）的迁移。如果要理解这个过程，就必须有深厚的进程调度、中断管理等背景知识作支撑。不着急，来日方长，有机会我们继续分析。

 

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标签: Linux cpu hotplug cpu_up cpu_down smpboot

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