Linux电源管理(8)_Wakeup count功能

作者:wowo 发布于:2014-9-12 23:35 分类:电源管理子系统

1. 前言

Wakeup count是Wakeup events framework的组成部分,用于解决“system suspend和system wakeup events之间的同步问题”。本文将结合“Linux电源管理(6)_Generic PM之Suspend功能”和“Linux电源管理(7)_Wakeup events framework”两篇文章,分析wakeup count的功能、实现逻辑、背后的思考,同时也是对这两篇文章的复习和总结。

2. wakeup count在电源管理中的位置

wakeup count的实现位于wakeup events framework中(drivers/base/power/wakeup.c),主要为两个模块提供接口:通过PM core向用户空间提供sysfs接口;直接向autosleep(请参考下一篇文章)提供接口。

wakeup count architecture

3. wakeup count的功能

wakeup count的功能是suspend同步,实现思路是这样的:

1)任何想发起电源状态切换的实体(可以是用户空间电源管理进程,也可以是内核线程,简称C),在发起状态切换前,读取系统的wakeup counts(该值记录了当前的wakeup event总数),并将读取的counts告知wakeup events framework。

2)wakeup events framework记录该counts到一个全局变量中(saved_count)。

3)随后C发起电源状态切换(如STR),执行suspend过程。

4)在suspend的过程中,wakeup events framework照旧工作(直到系统中断被关闭),上报wakeup events,增加wakeup events counts。

5)suspend执行的一些时间点(可参考“Linux电源管理(6)_Generic PM之Suspend功能”),会调用wakeup  events framework提供的接口(pm_wakeup_pending),检查是否有wakeup没有处理。

6)检查逻辑很简单,就是比较当前的wakeup counts和saved wakeup counts(C发起电源状态切换时的counts),如果不同,就要终止suspend过程。

4. wakeup count的实现逻辑

4.1 一个例子

在进行代码分析之前,我们先用伪代码的形式,写出一个利用wakeup count进行suspend操作的例子,然后基于该例子,分析相关的实现。

   1: do {
   2:     ret = read(&cnt, "/sys/power/wakeup_count");
   3:     if (ret) {
   4:         ret = write(cnt, "/sys/power/wakeup_count");
   5:     } else {
   6:         countine;
   7:     }
   8: } while (!ret);
   9:  
  10: write("mem", "/sys/power/state");
  11:  
  12: /* goto here after wakeup */

例子很简单:

a)读取wakeup count值,如果成功,将读取的值回写。否则说明有正在处理的wakeup events,continue。

b)回写后,判断返回值是否成功,如果不成功(说明读、写的过程中产生了wakeup events),继续读、写,直到成功。成功后,可以触发电源状态切换。

4.2 /sys/power/wakeup_count

wakeup_count文件是在kernel/power/main.c中,利用power_attr注册的,如下(大家可以仔细研读一下那一大段注释,内核很多注释写的非常好,而好的注释,就是软件功力的体现):

   1: /*
   2:  * The 'wakeup_count' attribute, along with the functions defined in
   3:  * drivers/base/power/wakeup.c, provides a means by which wakeup events can be
   4:  * handled in a non-racy way.
   5:  *
   6:  * If a wakeup event occurs when the system is in a sleep state, it simply is
   7:  * woken up.  In turn, if an event that would wake the system up from a sleep
   8:  * state occurs when it is undergoing a transition to that sleep state, the
   9:  * transition should be aborted.  Moreover, if such an event occurs when the
  10:  * system is in the working state, an attempt to start a transition to the
  11:  * given sleep state should fail during certain period after the detection of
  12:  * the event.  Using the 'state' attribute alone is not sufficient to satisfy
  13:  * these requirements, because a wakeup event may occur exactly when 'state'
  14:  * is being written to and may be delivered to user space right before it is
  15:  * frozen, so the event will remain only partially processed until the system is
  16:  * woken up by another event.  In particular, it won't cause the transition to
  17:  * a sleep state to be aborted.
  18:  *
  19:  * This difficulty may be overcome if user space uses 'wakeup_count' before
  20:  * writing to 'state'.  It first should read from 'wakeup_count' and store
  21:  * the read value.  Then, after carrying out its own preparations for the system
  22:  * transition to a sleep state, it should write the stored value to
  23:  * 'wakeup_count'.  If that fails, at least one wakeup event has occurred since
  24:  * 'wakeup_count' was read and 'state' should not be written to.  Otherwise, it
  25:  * is allowed to write to 'state', but the transition will be aborted if there
  26:  * are any wakeup events detected after 'wakeup_count' was written to.
  27:  */
  28:  
  29: static ssize_t wakeup_count_show(struct kobject *kobj,
  30:                                 struct kobj_attribute *attr,
  31:                                 char *buf)
  32: {
  33:         unsigned int val;
  34:  
  35:         return pm_get_wakeup_count(&val, true) ?
  36:                 sprintf(buf, "%u\n", val) : -EINTR;
  37: }
  38:  
  39: static ssize_t wakeup_count_store(struct kobject *kobj,
  40:                                 struct kobj_attribute *attr,
  41:                                 const char *buf, size_t n)
  42: {
  43:         unsigned int val;
  44: int error;
  45:  
  46: error = pm_autosleep_lock();
  47: if (error)
  48:         return error;
  49:  
  50: if (pm_autosleep_state() > PM_SUSPEND_ON) {
  51:         error = -EBUSY;
  52:         goto out;
  53: }
  54:  
  55: error = -EINVAL;
  56: if (sscanf(buf, "%u", &val) == 1) {
  57:         if (pm_save_wakeup_count(val))
  58:                 error = n;
  59: }
  60:  
  61:  out:
  62: pm_autosleep_unlock();
  63: return error;
  64: }
  65:  
  66: tr(wakeup_count);

实现很简单:read时,直接调用pm_get_wakeup_count(注意第2个参数);write时,直接调用pm_save_wakeup_count(注意用户空间的wakeup count功能和auto sleep互斥,会在下篇文章解释原因)。这两个接口均是wakeup events framework提供的接口,跟着代码往下看吧。

4.3 pm_get_wakeup_count

pm_get_wakeup_count的实现如下:

   1: bool pm_get_wakeup_count(unsigned int *count, bool block)
   2: {
   3:         unsigned int cnt, inpr;
   4:  
   5:         if (block) {
   6:                 DEFINE_WAIT(wait);
   7:  
   8:                 for (;;) {
   9:                         prepare_to_wait(&wakeup_count_wait_queue, &wait,
  10:                                         TASK_INTERRUPTIBLE);
  11:                         split_counters(&cnt, &inpr);
  12:                         if (inpr == 0 || signal_pending(current))
  13:                                 break;
  14:  
  15:                         schedule();
  16:                 }
  17:                 finish_wait(&wakeup_count_wait_queue, &wait);
  18:         }
  19:  
  20:         split_counters(&cnt, &inpr);
  21:         *count = cnt;
  22:         return !inpr;
  23: }

该接口有两个参数,一个是保存返回的count值得指针,另一个指示是否block,具体请参考代码逻辑:

a)如果block为false,直接读取registered wakeup events和wakeup events in progress两个counter值,将registered wakeup events交给第一个参数,并返回wakeup events in progress的状态(若返回false,说明当前有wakeup events正在处理,不适合suspend)。

b)如果block为true,定义一个等待队列,等待wakeup events in progress为0,再返回counter。

 

注1:由4.2小节可知,sysfs发起的read动作,block为true,所以如果有正在处理的wakeup events,read进程会阻塞。其它模块(如auto sleep)发起的read,则可能不需要阻塞。

4.4 pm_save_wakeup_count

pm_save_wakeup_count的实现如下:

   1: bool pm_save_wakeup_count(unsigned int count)
   2: {
   3:         unsigned int cnt, inpr;
   4:         unsigned long flags;
   5:  
   6:         events_check_enabled = false;
   7:         spin_lock_irqsave(&events_lock, flags);
   8:         split_counters(&cnt, &inpr);
   9:         if (cnt == count && inpr == 0) {
  10:                 saved_count = count;
  11:                 events_check_enabled = true;
  12:         }
  13:         spin_unlock_irqrestore(&events_lock, flags);
  14:         return events_check_enabled;
  15: }

1)注意这个变量,events_check_enabled,如果它不为真,pm_wakeup_pending接口直接返回false,意味着如果不利用wakeup count功能,suspend过程中不会做任何wakeup events检查,也就不会进行任何的同步

2)解除当前的registered wakeup events、wakeup events in progress,保存在变量cnt和inpr中。

3)如果写入的值和cnt不同(说明读、写的过程中产生events),或者inpr不为零(说明有events正在被处理),返回false(说明此时不宜suspend)。

4)否则,events_check_enabled置位(后续的pm_wakeup_pending才会干活),返回true(可以suspend),并将当前的wakeup count保存在saved count变量中。

4.5 /sys/power/state

再回忆一下“Linux电源管理(6)_Generic PM之Suspend功能”中suspend的流程,在suspend_enter接口中,suspend前的最后一刻,会调用pm_wakeup_pending接口,代码如下:

   1: static int suspend_enter(suspend_state_t state, bool *wakeup)
   2: {
   3:     ...
   4:     error = syscore_suspend();
   5:     if (!error) {
   6:         *wakeup = pm_wakeup_pending();
   7:         if (!(suspend_test(TEST_CORE) || *wakeup)) {
   8:                 error = suspend_ops->enter(state);
   9:                 events_check_enabled = false;
  10:         }
  11:         syscore_resume();
  12:     }
  13:     ...
  14: }

在write wakeup_count到调用pm_wakeup_pending这一段时间内,wakeup events framework会照常产生wakeup events,因此如果pending返回true,则不能“enter”,终止suspend吧!

注2:wakeup后,会清除events_check_enabled标记。

Linux电源管理(7)_Wakeup events framework”中已经介绍过pm_wakeup_pending了,让我们再看一遍吧:

   1: bool pm_wakeup_pending(void)
   2: {
   3:         unsigned long flags;
   4:         bool ret = false;
   5:  
   6:         spin_lock_irqsave(&events_lock, flags);
   7:         if (events_check_enabled) {
   8:                 unsigned int cnt, inpr;
   9:  
  10:                 split_counters(&cnt, &inpr);
  11:                 ret = (cnt != saved_count || inpr > 0);
  12:                 events_check_enabled = !ret;
  13:         }
  14:         spin_unlock_irqrestore(&events_lock, flags);
  15:  
  16:         if (ret)
  17:                 print_active_wakeup_sources();
  18:  
  19:         return ret;
  20: }

a)首先会判断events_check_enabled是否有效,无效直接返回false。有效的话:

b)获得cnt和inpr,如果cnt不等于saved_count(说明这段时间内有events产生),或者inpr不为0(说明有events正在被处理),返回true(告诉调用者,放弃吧,时机不到)。同时清除events_check_enabled的状态。

c)否则,返回false(放心睡吧),同时保持events_check_enabled的置位状态(以免pm_wakeup_pending再次调用)。

Okay,结束了,等待wakeup吧~~~~

 

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标签: Linux 电源管理 wakeup count

评论:

small
约 4 小时前
wowo,你好
我遇见有一个唤醒锁一直无法关闭,我想强制关闭这个唤醒锁,我应该怎样去调用接口强制关闭这个唤醒锁呢
catamout
2020-03-12 10:45
bool pm_wakeup_pending(void)
首先会判断events_check_enabled是否有效,无效直接返回false。

在kernel/power/suspend_test.c中test_suspend进入休眠的流程events_check_enabled == false,那休眠的整个过程中,pm_wakeup_pending的返回值都是false,没有去检测是否有event产生。

是否存在其他events_check_enabled == false时,系统进入休眠的情况?
cym
2017-11-01 11:07
Hi wowo
在N上遇到有很多的wakeup source:
    Line 571: 09-16 09:44:07.490     0     0 I         : [460489.904631,1] last active wakeup source: ipc000002b2_PowerManagerSer
    Line 657: 09-16 09:44:09.380     0     0 I         : [460491.346436,0] last active wakeup source: ipc000002b2_PowerManagerSer
    Line 717: 09-16 09:44:11.446     0     0 I         : [460492.174366,2] last active wakeup source: ipc000002b2_PowerManagerSer
    Line 895: 09-16 09:44:17.257     0     0 I         : [460494.912370,1] last active wakeup source: ipc000002b2_PowerManagerSer
    Line 987: 09-16 09:44:18.967     0     0 I         : [460496.271585,2] last active wakeup source: ipc000002b2_PowerManagerSer
    Line 1106: 09-16 09:44:24.730     0     0 I         : [460501.129454,2] last active wakeup source: ipc000002b2_PowerManagerSer
请问下你知道这是怎么产生的吗??
Rafe
2017-09-12 16:06
@wowo
请教一个问题:
我在高通的power key driver中看到,当设备处于suspend mode的时候,按power key唤醒设备,中断处理仅仅通过input子系统上报键值。且上报前没有任何的延迟操作。
所以我觉得这个时候,用户空间进程应该会存在还未resume回来或者没有被调度到的情况,而autosleep timeout,紧接着再次进入suspend mode。
而我现在看到的现象是从没出现过这种情况,我现在就是不清楚是像我猜测的那样?
还是每次用户空间都能准时收到?又或者Linux的电源管理部分有相关的地方保证了消息的发送处理?
wowo
2017-09-13 16:39
@Rafe:你这个问题很有意思,确实像你说的那样,有些powerkey的上报根本没有处理wakeup event有关的内容,之所以没有出问题,我的猜测是(只是猜测,没有仔细分析,有空的话你可以试试):
1)用户空间程序(例如android的EventHub,frameworks/native/services/inputflinger/EventHub.cpp)一直都poll(等待)在key event上。
2)当power key事件上报的时候,kernel会wakeup等待队列,以便让用户空间程序执行并读取到键值。
3)在等待的线程被执行之前,系统不能(或者没有机会)再次被休眠(autosleep也是在线程中?),直到等待的线程醒来。
4)处理键值的线程醒来执行后,就好办了~~~
mallocnew
2017-03-21 23:16
非常感谢就是还有个小疑问:
pm_save_wakeup_count中的
3)如果写入的值和cnt不同(说明读、写的过程中产生events),或者inpr不为零(说明有events正在被处理),返回false(说明此时不宜suspend)。
以及pm_wakeup_pending中的
b)获得cnt和inpr,如果cnt不等于saved_count(说明这段时间内有events产生),或者inpr不为0(说明有events正在被处理),返回true(告诉调用者,放弃吧,时机不到)。同时清除events_check_enabled的状态。
inpr不为0,停止suspend能理解,而对于“写入的值和cnt不同”和“cnt不等于saved_count”,cnt不是记录的已经处理完成的event的个数吗?如果event已经处理完成了,为什么要停止suspend而不是继续suspend呢?
wowo
2017-03-22 08:47
@mallocnew:文中的表述是:
“读取系统的wakeup counts(该值记录了当前的wakeup event总数)”

所以这是总数,不是已处理数。
jiangxinyu
2016-11-16 11:44
@wowo:
你好,有个问题请教下,我想建立一个驱动,里面实现suspend/resume接口,目的是在系统休眠和唤醒时分别被调用,用来实现一些功能控制外设的功能, 目前已经成功注册到Linux pm模块。当我手动执行echo mem > sys/power/state的时候,我写的suspend/resume能够成功执行。但是,现在的问题是,当我的Android设备自动进入休眠或者手按power键的时候,我的suspend/resume函数没有被调用,我追了一下,发现系统休眠的时候,貌似并没有执行sys/power/state这个节点,难道Android系统进入休眠的时候不走Linux的PM机制?
期待您的答复!
wowo
2016-11-16 13:05
@jiangxinyu:旧版本的android,很多确实没有使用kernel标准的电源管理框架,转而使用自定义的early suspend机制,你可以检查一下你的代码。
jiangxinyu
2016-11-16 14:28
@wowo:@wowo:
您好,我的suspend/resume能够被调用到了,原因是连着USB抓的实时log,汗。。
还有两个个问题:
1 APP获取的wake_lock最终会走到sys/power/wake_lock吗?也就是说APP申请的锁是不是最终也会进入kernel空间?
2 假如后台有应用一直在跑(一直占用wake_lock),sys/power/state永远不会被写入mem,是这样吗?
wowo
2016-11-16 21:25
@jiangxinyu:如果android使用linux kernel标准的autosleep、wakelock机制,你提到的这两点是对的。
bsp
2020-10-13 10:57
@jiangxinyu:是的,android某些版本,播放音乐时 即使按下power-key黑屏,系统也不会suspend,原因就是music app一直take wake_lock。
wowo
2016-10-20 18:36
cracker
12 分钟前
@wowo:在_device_suspend如下代码
    if (pm_runtime_barrier(dev) && device_may_wakeup(dev))
        pm_wakeup_event(dev, 0);(1)

    if (pm_wakeup_pending()) {       (2)
        pm_get_active_wakeup_sources(suspend_abort,
            MAX_SUSPEND_ABORT_LEN);
        log_suspend_abort_reason(suspend_abort);
        async_error = -EBUSY;
        goto Complete;
    }
这段代码(2)处不是在做设备睡眠前的最后检查吗?因为这里检查完就调用dirver->pm->suspend去关中断了。如果设备没有wakeup event,才会走到syscore_suspend

另外,(1)处的作用是什么呢?
===============================================
并不是所有设备都希望关中断,特别是那些有唤醒能力的设备。另外没有规定dirver->pm->suspend一定会关中断。
(1)处的作用,正好是处理那些有唤醒能力的设备,怎么处理呢?参考代码的注释就行了(确保此时这个设备能醒来,以便为当前的事情做准备):
        /*                                                                      
         * If a device configured to wake up the system from sleep states      
         * has been suspended at run time and there's a resume request pending  
         * for it, this is equivalent to the device signaling wakeup, so the    
         * system suspend operation should be aborted.                          
         */
cracker
2016-10-20 19:05
@wowo:1、是不是可以这么理解:suspend_ops->enter(state)这里是保持suspend最后的状态,如果有中断信号(这个状态已经不依赖wakeup count终止suspend),然后syscore_resume()?
2、我有最简单的疑问,Android N上插着usb,然后执行echo mem >sys/power/state,可以看到屏幕背光灭了,但是cat proc/kmsg log:<6>[ 3769.251077][2016-01-03 20:36:55.759322763]PM: suspend entry 2016-01-03 20:36:55.745081096 UTC
<6>[ 3769.259538][2016-01-03 20:36:55.839104013]PM: Syncing filesystems ... done.
<7>[ 3769.339710][2016-01-03 20:36:55.839118492]PM: Preparing system for mem sleep
<6>[ 3769.581798][2016-01-03 20:36:56.122554950]Restarting tasks ... done.
<6>[ 3769.620337][2016-01-03 20:36:56.122567710]PM: suspend exit 2016-01-03 20:36:56.114344950 UTC
不明白屏幕为什么会灭,手动写节点,在freeze task被终止suspend,没处理到device啊
另外,终止suspend的原因是usb锁没释放吗,我看wake_lock节点下有PowerManagerService.Display和PowerManagerService.WakeLocks这两个锁
wowo
2016-10-20 19:51
@cracker:1. 是的。
2. 为什么屏幕背光毁灭?我猜在freeze task的时候,有些task主动关的背光,不过具体是怎么回事,你可以再查查。至于suspend失败的原因,应该是电源管理服务的锁----PowerManagerService.WakeLocks(因为你现在在充电)。另外你可以看看这个文件,它有很多统计信息:
/sys/kernel/debug/suspend_stats
汉纸月
2016-08-26 16:58
@wowo
有一事不明,请教老师,主要就是内核都睡下去了,如何才醒得过来:
假设是STR,在函数suspend_enter中,最终调用如下函数进入了睡眠中。
error = suspend_ops->enter(state);
当函数返回的时候,睡眠就结束了,开始了resume的过程。

这个suspend_ops->enter(state);中做了些什么事情呢?它怎么能突然就醒了呢?
syscore_suspend()函数似乎是在irq禁止的情况下调用的。所以suspend_ops->enter(state)这个里面,中断是不是也禁止了?
就算中断没有禁止,中断处理器和这个函数处于两个执行线程中,如何从中断处理器中通知suspend_ops->enter(state)有wakeup事件需要醒过来呢?

能以ARM为例介绍一下吗?非常感谢老师了。
wowo
2016-08-26 17:26
@汉纸月:你可以这样认为:
当CPU执行完syscore_suspend中的某一个指令后,它就停止工作了。直到外设(例如GIC,它还活着)给它发送一个硬件的wakeup信号,它就醒了,继续执行,suspend_ops->enter返回。
具体可以看看下面大家的评论和讨论。
aaron
2016-04-18 16:36
你好,请教一个问题。
先介绍一下背景,android4.4+kernel3.10
我们设计要求是当用户按下电源按键(用户请求系统休眠)时,系统必须无条件进入休眠。但用户再次按下电源键时必须无条件唤醒系统。

目前我们我们修改了powermanger中wakelock的机制保证满足我们的设计要求。
现在测试发现一个问题:有时候用户按电源键试图唤醒系统时,并没有将系统唤醒。通过log分析发现当用户按下电源键时,内核已经被唤醒了,但是紧接着又进入了suspend过程。

现在不清楚是什么原因。
wowo
2016-04-18 17:04
@aaron:首先,我觉得,“无条件休眠”这种设计,有点粗暴,不妥。kernel的suspend过程,需要很多同步操作,这样做,可能会有一些问题。
然后是你的问题,很明显,两次power key按下之间,没有同步好,每次power key按下被处理的时候,需要严格依赖当前的状态(以便执行toggle动作)。例如,当power key按下后:
如果系统正在执行suspend,要怎么办?
如果系统正在执行resume,要怎么办?

2015-08-03 16:38
打扰了,wowo请教一个问题,当进入enter之前中断已经被关闭了,CPU进入suspend后,这里的wakeup event是指什么呢?CPU是靠什么东西来捕获的自动恢复的?
wowo
2015-08-03 21:42
@锐:这个问题可以参考“http://www.wowotech.net/linux_kenrel/suspend_and_resume.html”中linuxer同学的回答。

2015-08-04 14:46
@wowo:谢谢wowo,看了解释,受益匪浅,但还有一点不太明白,linuxer说:
GIC和各个CPU的接口包括两种硬件信号:
(a)触发CPU中断的信号。nIRQCPU和nFIQCPU信号线,熟悉ARM CPU的工程师对这两个信号线应该不陌生,主要用来触发ARM cpu进入IRQ mode和FIQ mode。
(b)Wake up信号。nFIQOUT和nIRQOUT信号线,去ARM CPU的电源管理模块,用来唤醒CPU的
因此disable了CPU的中断仅仅是堵死了中断这一个分支而已,wakeup信号仍在正常工作中。

当CPU休眠的时候,中断关闭的时候,wakeup信号怎么才能产生呢?比如:外部一个按键按钮按下或者点击触摸屏的时候,GIC捕获到wakeup信号了?
在系统suspend之后,捕获这种特定信号来唤醒,在driver里注册中断是不是加入IRQF_NO_SUSPEND这个标识就可以做到了?
wowo
2015-08-04 15:19
@锐:是的,GIC没有睡死,如果加入IRQF_NO_SUSPEND,就会保留这个设备和GIC之间的联系。

2015-08-06 17:45
@wowo:wowo,你好,非常感谢你的分享。按照CPU进入休眠状态的说法,是不是也就说现在的安卓系统锁屏,基本上都不会进入suspend的状态,就像类似于推送服务一样,它需要捕获网络发送过来的消息,都获取了wakelock,阻止系统进入了休眠,程序一直在后台运行不是比较耗电吗?
wowo
2015-08-06 18:23
@锐:网络消息不需要实时啊,定时去取就行了,所以还是会suspend的。

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