Linux内核分析 - 蜗窝科技

Linux时间子系统之（二）：软件架构

作者：linuxer 发布于：2015-3-7 18:37 分类：时间子系统

本文的主要内容是描述内核时间子系统的软件框架。首先介绍了从旧的时间子系统迁移到新的时间子系统的源由，介绍新的时间子系统的优势。第三章汇整了时间子系统的相关文件以及内核配置。最后描述各种内核配置下的时间子系统的数据流和控制流。

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标签: 软件框架时间子系统

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Linux电源管理(14)_从设备驱动的角度看电源管理

作者：wowo 发布于：2015-3-2 22:53 分类：电源管理子系统

相信工作稍微久一点的linux驱动工程师都深有体会：

在旧时光里，实现某一个设备的电源管理功能，是非常简单的一件事情。大多数设备都被抽象为platform设备，driver只需要提供suspend/resume/shutdown等回调函数，并注册到kernel即可。kernel会在系统电源状态切换的过程中，调用driver提供的回调函数，切换设备的电源状态。

但是在新时代中，设备电源管理有关的操作，被统一封装在struct dev_pm_ops结构中了。该结构包含20多个回调函数，再加上复杂的电源管理机制（常规的suspend/resume、runtime PM等等），使设备驱动的电源管理工作不再那么单纯，工程师（如蜗蜗自己）的思路也不再特别清晰。

因此本文希望能以单一设备的电源管理为出发点，结合kernel的电源管理机制，介绍怎样在设备驱动中添加电源管理功能，并分析设备电源状态切换和系统电源状态切换的关系。

另外，我们在电源管理系列文章中，介绍了很多的电源管理机制，如generic PM、wakeup event framework、wakelock、autosleep、runtime PM、PM domain、等等，本文也算是对它们的梳理和总结。

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标签: Device driver PM

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Linux PM QoS framework(3)_per-device PM QoS

作者：wowo 发布于：2015-2-26 22:44 分类：电源管理子系统

per-device PM QoS是针对指定设备的QoS framework，背后的思考如下：

1）resume_latency

在Runtime PM的框架下，当device的引用计数减为0的时候，RPM会suspend该device。不过，device进入suspend状态以及从suspend状态resume是需要消耗时间的（相关信息保存在pm domain中），而系统其它实体（如用户空间程序）可能对该设备的响应时间有要求，这就是一种形式的QoS request，称作resume_latency。

per-device PM QoS framework会提供相应的接口，收集指定设备的resume_latency request，并提供给Runtime PM，它在suspend设备时，会考虑这种需求，并决定是否suspend设备。

2）latency_tolerance

一些复杂的设备，在运行状态（active）时，为了节省功耗，也有可能自行进入某些省电状态，相应的，设备的响应速度可能降低。如果该设备足够智能，可能会提供一个回调函数（.set_latency_tolerance，位于dev_pm_info结构中），以便设置最大的延迟容忍时间。这称作latency_tolerance。

对per-device PM QoS来说，需要提供一种机制，收集所有的、针对某个设备的latency_tolerance需求，并汇整出可以满足所有需求的latency_tolerance，通过设备的回调函数告知设备。

3）no power off/remote wakeup

在Runtime PM的框架下，设备suspend之后，还可以进一步通过pm domain关闭该设备的供电，以节省功耗。但关闭供电时，除了要考虑对设备resume_latency的需求之外，还要考虑该设备是否允许关闭供电，以及该设备是否需要作为一个唤醒源（remote wakeup）。

这是另一种形式的QoS request，称作per-device PM QoS flag，表示系统其它实体对该设备的一些特定行为的需求。当前的flag有两种：

PM_QOS_FLAG_NO_POWER_OFF，表示不允许设备断电
PM_QOS_FLAG_REMOTE_WAKEUP，表示设备应具备唤醒功能

这两个flag可以通过或操作，同时生效。

因此，per-device PM QoS framework的功能，就是抽象上面两类需求，包括：向requestor提供QoS request的add、update、remove等API，包括内核空间API和用户空间API；汇整、整理这些request；向电源管理有关的service（主要是pm domain framework）提供汇整后的request信息，以便这些service可以做出正确的决定。

下面将会结合source code(位于drivers/base/power/qos.c中），介绍上面的实现逻辑。

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标签: Linux Kernel pm_qos per-device

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Linux PM QoS framework(2)_PM QoS class

作者：wowo 发布于：2015-2-10 23:09 分类：电源管理子系统

回顾上一篇文章（Linux PM QoS framework(1)_概述和软件架构），PM QoS framework抽象出4个系统级别的QoS constraint（统称为PM QoS class），分别是cpu&dma latency、network latency、network throughput和memory bandwidth。并提供一系列的接口，动态的搜集、整理系统对这些constraint的需求情况。

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标签: Linux Kernel pm_qos qos

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Linux PM QoS framework(1)_概述和软件架构

作者：wowo 发布于：2015-2-4 23:06 分类：电源管理子系统

QOS为Quality Of Service（服务质量）的简称，对PM QoS而言，表示Linux kernel电源管理相关的服务质量。那到底什么是服务质量呢？

我们知道，Linux PM的主要功能，是节省功耗，但同时，会付出一定的性能代价，例如延迟（latency）增加、吞吐量（throughput）下降。可以把PM当作一种服务，把它对性能的影响，类比为服务的质量（QoS）。对性能的影响越大，QoS越低，反之越高。

不过，PM QoS framework的存在，并不是为了定义并测量系统的服务质量（Linux系统对实际的qos没有任何兴趣），而是为了定义一套框架，以满足系统各个实体（如进程、设备驱动等等）对QoS的期望为终极目标。根据实际的场景，这些期望可描述为：xxx不大于某个值；xxx不小于某个值；等等。

这个终极目标，是基于这样的事实：机器是极端的实用主义者。最理想的状况，是刚刚满足系统各个实体对QoS的期望，因而可以在满足需求的同时，最大化的省电。粗俗一点，就是“我能考60分，为什么要多花一点力气去考61分？”。这样的思路，值得我们深思。

本文将基于PM QoS framework整体的软件架构，介绍它的功能、应用场景、使用方式等。

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标签: Linux PM 电源管理 pm_qos qos

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Linux时间子系统之（六）：POSIX timer

作者：linuxer 发布于：2015-1-22 18:12 分类：时间子系统

在用户空间接口函数文档中，我们描述了和POSIX timer相关的操作，主要包括创建一个timer、设定timer、获取timer的状态、获取timer overrun的信息、删除timer。本文将沿着这些用户空间的接口定义来看看内核态的实现。虽然POSIX timer可以基于各种不同的clock创建，本文主要描述real time clock相关的timer。

本文第二章描述了POSIX timer的基本原理，第三章描述系统调用的具体实现，第四章主要讲real time clock的timer callback函数的实现，第五章介绍了timer超期后，内核如何处理信号。

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标签: timer POSIX

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Linux cpuidle framework(4)_menu governor

作者：wowo 发布于：2015-1-18 23:14 分类：电源管理子系统

本文以menu governor为例，进一步理解cpuidle framework中governor的概念，并学习governor的实现方法。

在当前的kernel中，有2个governor，分别为ladder和menu（蜗蜗试图理解和查找，为什么会叫这两个名字，暂时还没有答案）。ladder在periodic timer tick system中使用，menu在tickless system中使用。

现在主流的系统，出于电源管理的考量，大多都是tickless system。另外，menu governor会利用pm qos framework（蜗蜗会在后续的文章中分析），在选择策略中加入延迟容忍度（Latency tolerance）的考量。因此本文选取menu governor作为分析对象，至于ladder，就不再分析了。

注：有关periodic timer tick和tickless的知识，可参考本站时间子系统的系列文章。

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标签: Linux cpuidle menu governor pm_qos

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Linux cpuidle framework(3)_ARM64 generic CPU idle driver

作者：wowo 发布于：2015-1-6 23:13 分类：电源管理子系统

本文以ARM64平台下的cpuidle driver为例，说明怎样在cpuidle framework的框架下，编写cpuidle driver。另外，本文在描述cpuidle driver的同时，会涉及到CPU hotplug的概念，因此也可作为CPU hotplug的引子。

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标签: driver arm64 dts cpuidle

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Linux时间子系统之（五）：POSIX Clock

作者：linuxer 发布于：2015-1-5 19:03 分类：时间子系统

clock是timer的基础，任何一个timer都需要运作在一个指定的clock上来。内核中维护了若干的clock，本文第二章描述了clock的基本概念和一些静态定义的posix clock。根据计时的特点，clock分成两种：一种是真实世界的时间概念，另外一个是仅仅计算CPU执行时间，这两种clock分别在第三和第四章描述。从clock的生命周期来看，可以分成静态和动态的posix clock，静态是一直存在于内核中的，而动态clock有创建和销毁的概念，本文第五章描述了dynamic posix clock。

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标签: posix-clock

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