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Linux电源管理(15)_PM OPP Interface

作者：wowo 发布于：2015-6-4 21:54 分类：电源管理子系统

本文是分析cpufreq framework之前的一篇前置文章，用于介绍Linux电源管理中的Operating Performance Point (OPP)接口。

OPP是一个单纯的软件library，用于归纳、管理各个硬件模块的、可工作的｛频率｝/ ｛电压｝组合。它不涉及任何硬件，也没有复杂的逻辑，再加上Kernel document（Documentation/power/opp.txt ）描述的非常清晰，因此本文只是简单的从功能和API两个方便介绍OPP，不再分析其source code及内部实现逻辑。

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标签: Linux PM Power opp

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Linux CPU core的电源管理(2)_cpu topology

作者：wowo 发布于：2015-5-30 21:58 分类：电源管理子系统

在“Linux CPU core的电源管理(1)_概述”中，我们多次提到SMP、CPU core等概念，虽然硬着头皮写下去了，但是蜗蜗对这些概念总有些似懂非懂的感觉。它们和CPU的进化过程息息相关，最终会体现在CPU topology（拓扑结构）上。因此本文将以CPU topology为主线，介绍CPU有关（主要以ARM CPU为例）的知识。

另外，CPU topology除了描述CPU的组成之外，其主要功能，是向kernel调度器提供必要的信息，以便让它合理地分配任务，最终达到性能和功耗之间的平衡。这也是我将“cpu topology”归类为“电源管理子系统”的原因。

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标签: SMP cpu topology SMT NUMA

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Linux内核同步机制之（五）：Read/Write spin lock

作者：linuxer 发布于：2015-5-22 18:38 分类：内核同步机制

在有了强大的spin lock之后，为何还会有rw spin lock呢？无他，仅仅是为了增加内核的并发，从而增加性能而已。spin lock严格的限制只有一个thread可以进入临界区，但是实际中，有些对共享资源的访问可以严格区分读和写的，这时候，其实多个读的thread进入 临界区是OK的，使用spin lock则限制一个读thread进入，从而导致性能的下降。

本文主要描述RW spin lock的工作原理及其实现。需要说明的是Linux内核同步机制之（四）：spin lock是本文的基础，请先阅读该文档以便保证阅读的畅顺。

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标签: rw spinlock

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Linux时间子系统之（十四）：tick broadcast framework

作者：linuxer 发布于：2015-5-21 19:26 分类：时间子系统

在内核中，有cpuidle framework可以控制cpu的节电：当没有进程调度到该cpu上执行的时候，swapper进程粉墨登场，将该cpu会被推入到idle状态。当然 CPU的idle状态有深有浅，当CPU睡的比较深入的时候，有可能会关闭本地的timer硬件。这样就会引入一个很有意思的问题：local timer将无法唤醒CPU，该cpu上的所有的software timer将无法唤醒cpu。tick broadcast framework就是用来解决这个问题的。

本文中的代码来自linux kernel 4.0。

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标签: framework tick broadcast

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Linux CPU core的电源管理(1)_概述

作者：wowo 发布于：2015-4-30 21:20 分类：电源管理子系统

在SMP（Symmetric Multi-Processing）流行起来之前的很长一段时间，Linux kernel的电源管理工作主要集中在外部设备上，和CPU core相关的，顶多就是CPU idle。但随着SMP的普及，一个系统中可用的CPU core越来越多，这些core的频率越来越高，处理能力越来越强，功耗也越来越大。因此，CPU core有关的电源管理，在系统设计中就成为必不可少的一环，与此有关的思考包括：

对消费者（一些专业应用除外）而言，这种暴增的处理能力，是一种极大的浪费，他们很少（或者从不）有如此高的性能需求。但商家对此却永远乐此不疲，原因无外乎：

1）硬件成本越来越低。

2）营销的噱头。

3）软件设计者的不思进取（臃肿的Android就是典型的例子），导致软件效率低下，硬件资源浪费严重。以至于优化几行代码的难度，甚至比增加几个cpu核还困难。

在这种背景下，CPU core的电源管理逻辑，就非常直接了：根据系统的负荷，关闭“多余的CPU性能”，在满足用户需求的前提下，尽可能的降低CPU的功耗。但CPU的控制粒度不可能无限小，目前主要从两个角度实现CPU core的电源管理功能：

1）在SMP系统中，动态的关闭或者打开CPU core（本文重点介绍的功能）。

2）CPU运行过程中，动态的调整CPU core的电压和频率（将在其它文章中单独分析）。

本文将以ARM64为例，介绍linux kernel CPU core相关的电源管理设计。

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标签: Linux PM core cpu

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Linux内核同步机制之（四）：spin lock

作者：linuxer 发布于：2015-4-22 12:22 分类：内核同步机制

在linux kernel的实现中，经常会遇到这样的场景：共享数据被中断上下文和进程上下文访问，该如何保护呢？如果只有进程上下文的访问，那么可以考虑使用 semaphore或者mutex的锁机制，但是现在中断上下文也参和进来，那些可以导致睡眠的lock就不能使用了，这时候，可以考虑使用spin lock。本文主要介绍了linux kernel中的spin lock的原理以及代码实现。由于spin lock是architecture dependent代码，因此，我们在第四章讨论了ARM32和ARM64上的实现细节。

注：本文需要进程和中断处理的基本知识作为支撑。

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标签: spin lock 自旋锁

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Linux Regulator Framework(2)_regulator driver

作者：wowo 发布于：2015-4-16 22:18 分类：电源管理子系统

本文从regulator driver的角度，描述怎样基于regulator framework编写regulator驱动。同时，以此为契机，学习、理解regulator有关的物理特性，以便能够更好的使用它们。

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标签: Linux driver framework regulator

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Linux时间子系统之（十三）：Tick Device layer综述

作者：linuxer 发布于：2015-3-26 18:50 分类：时间子系统

时间子系统中的tick device layer主要涉及kernel/time/tick-*相关的文件，本文的主要内容就是从high level层次（不纠缠在具体的每行代码）描述tick device layer的运作逻辑。

如 果说每个.c文件是一个模块的话，我们可以首先简单描述tick device layer的各个模块。tick-common.c描述了tick device的一些通用操作，此外，该文件还包括了周期性tick的代码。想要让系统工作在tickless mode（更准确应该是Dynamic tick模块，也就是说根据系统的当前运行状况，动态的启停周期性tick）需要两个模块的支持，分别是tick-oneshot.c和tick- sched.c。tick-oneshot.c主要是提供和tick device的one shot mode相关的操作接口函数。从字面上看，tick-sched.c是和tick的调度相关，所谓tick的调度包括两个方面，一方面是在系统正常运行过 程中，如何产生周期性的tick event，另一方面是在系统没有任务执行，进入idle状态的时候，如何停止周期性的tick，以及恢复的时候如何更新系统状态（例如：jiffies 等）。tick-broadcast.c和tick-broadcast-hrtimer.c是和tick broadcast相关，本文不会涉及这部分的内容，会有专门的文档描述它。

本文的第二章描述了关于tick device概述性的内容，随后在第三章描述了tick device layer是如何初始化的，由于tick device开始总是工作在periodic mode，因此，本章也就顺便描述了周期性tick的运作。如果硬件以及系统配置允许，系统中的tick device会切换one shot mode，从而进入tickless mode，因此第四章描述了在配置了高精度timer的情况下，dynamic tick如何运作之机理，第五章和第四章类似，只不过描述的是没有配置高精度timer的情况。

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标签: Device tick tickless NO_HZ

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Linux Regulator Framework(1)_概述

作者：wowo 发布于：2015-3-20 21:42 分类：电源管理子系统

Regulator，中文名翻译为“稳定器”，在电子工程中，是voltage regulator（稳压器）或者current regulator（稳流器）的简称，指可以自动维持恒定电压（或电流）的装置。

voltage regulator最早应用于功放电路中，主要用于滤除电源纹波（100或者120Hz）和噪声，以及避免“输出电压随负载的变化而变化”的情况。后来，随着IC级别的regulator的出现（便宜了），voltage regulator几乎存在于任何的电子设备中。例如我们常见的嵌入式设备中，基本上每一种电压，都是经过regulator输出的。

相比较voltage regulator的广泛使用，很少见到current regulator的应用场景（相信大多数的嵌入式工程师都没有接触过）。它一般存在于电流源中，除此之外，它广泛存在于近年来新兴的LED照明设备中。current regulator在LED设备中的作用主要有两个：避免驱动电流超出最大额定值，影响其可靠性；获得预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。

虽然原理比较复杂，但从设备驱动的角度看，regulator的控制应该很简单，就是输出的enable/disable、输出电压或电流的大小的控制。那么，linux kernel的regulator framework到底要做什么呢？这就是本文的目的：弄清楚regulator framework背后思考，并总结出其软件架构（和common clock framework类似，consumer/provider/core）。

注1：有关regulator的描述，参考自“http://sound.westhost.com/articles/vi-regulators.html”。

注2：kernel中有关regulator framework的介绍写的相当好（Documentation\power\regulator\*），因此本文大部分内容会参考这些文件。

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标签: Linux framework regulator 软件架构

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Linux power supply class(1)_软件架构及API汇整

作者：wowo 发布于：2015-3-13 22:14 分类：电源管理子系统

power supply class为编写供电设备（power supply，后面简称PSY）的驱动提供了统一的框架，功能包括：

1）抽象PSY设备的共性，向用户空间提供统一的API。

2）为底层PSY驱动的编写，提供简单、统一的方式。同时封装并实现公共逻辑，驱动工程师只需把精力集中在和硬件相关的部分即可。

本文将从设计思路、软件架构、API说明以及怎么编写power supply driver四个角度，介绍power supply class。并会在下一篇文章中，分析power supply class的内部逻辑。如果有时间，会在第三篇文章中，以android系统为例，介绍应用软件怎样利用power supply class，监控系统的供电状态。

注：其实所有的class（如input subsystem），思路都是这样的----抽象共性、统一接口、屏蔽细节。我们在“Linux设备模型(7)_Class”中介绍过，本文在介绍power supply class同时，也以此为例，进一步理解设备模型中class的存在意义和使用方法。

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标签: Linux class psy

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