Linux Suspend過程【轉】

轉自：http://blog.csdn.net/chen198746/article/details/15809363

目錄(?)[-]

1. Linux Suspend簡介
2. Suspend流程
3. enter_statePM_SUSPEND_MEM
1. 31 准備並凍結進程suspend_prepare
2. 32 Suspend外部設備suspend_devices_and_enter
1. 21 suspend_console
2. 22 dpm_suspend_start  PMSG_SUSPEND
3. 23 suspend_enter 
4. 24 dpm_resume_end  PMSG_RESUME
5. 25 resume_console
3. 3 Suspend結束suspend_finish

 

1. Linux Suspend簡介

    Linux Suspend主要有以下三步：

   1) 凍結用戶態進程和內核態任務 
   2) 調用注冊的設備的suspend的回調函數，順序是按照注冊順序 
   3) 休眠核心設備和使CPU進入休眠態。
   凍結進程(suspend_freeze_processes)是內核把進程列表中所有的進程的狀態都設置為停止，並且保存所有進程的上下文。 當這些進程被解凍(suspend_thaw_processes)的時候，他們是不知道自己被凍結過的，只是簡單的繼續執行。如何讓Linux進入Suspend呢？用戶可以通過讀寫sys文件/sys /power/state 是實現控制系統進入休眠，比如：

   # echo standby > /sys/power/state

2. Suspend流程

    Suspend主要流程如下圖所示：

 

3. enter_state(PM_SUSPEND_MEM)

      其主要功能如下：

     1) suspend_prepare:   准備進入suspend，並凍結所有進程

     2) suspend_devices_and_enter: suspend所有外設，並進入sleep狀態，只有當喚醒時，此函數才返回

     3) suspend_finish: suspend結束，並被喚醒

       

     enter_state代碼如下：  

 

// kernel/kernel/power/suspend.c
int enter_state(suspend_state_t state)
{
    int error;
    if (!valid_state(state))
        return -ENODEV;

    if (!mutex_trylock(&pm_mutex))
        return -EBUSY;

#ifdef CONFIG_SUSPEND_SYNC_WORKQUEUE
    suspend_sys_sync_queue();
#else
    sys_sync();
    printk("done.\n");
#endif

    pr_debug("PM: Preparing system for %s sleep\n", pm_states[state]);

    error = suspend_prepare(); //准備進入suspend,並凍結所有進程
    if (error)
        goto Unlock;

    if (suspend_test(TEST_FREEZER))
        goto Finish;

    pr_debug("PM: Entering %s sleep\n", pm_states[state]);
    pm_restrict_gfp_mask();
    error = suspend_devices_and_enter(state); // suspend外部設備
    pm_restore_gfp_mask();

 Finish:
    pr_debug("PM: Finishing wakeup.\n");
    suspend_finish();  // 結束suspend,並被喚醒
 Unlock:
    mutex_unlock(&pm_mutex);
    return error;
}

3.1 准備並凍結進程(suspend_prepare)

      在suspend_prepare()中它將完成以下任務：

      1) 給suspend分配一個虛擬終端來輸出信息；

      2) 然后廣播一個系統要進入suspend的Notify；

      3) 關閉掉用戶態的helper進程；

      4) 最后調用suspend_freeze_processes()凍結所有的進程，這里將保存所有進程 當前的狀態，也許有一些進程會拒絕進入凍結狀態，當有這樣的進程存在的時候，會導致凍結失敗，此函數就會放棄凍結進程，並且解凍剛才凍結的所有進程。

      其詳細代碼如下：

static int suspend_prepare(void)
{
    int error;

    if (!suspend_ops || !suspend_ops->enter)
        return -EPERM;

    pm_prepare_console();  // 分配一個console

    error = pm_notifier_call_chain(PM_SUSPEND_PREPARE); // 發送suspend notify
    if (error)
        goto Finish;

    error = usermodehelper_disable(); // disable用戶態的helper進程
    if (error)
        goto Finish;

    error = suspend_freeze_processes(); // 凍結所有進程
    if (!error)
        return 0;

    suspend_thaw_processes();
    usermodehelper_enable();
 Finish:
    pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND);
    pm_restore_console();
    return error;
}

3.2 Suspend外部設備(suspend_devices_and_enter)

       現在， 所有的進程(也包括workqueue/kthread) 都已經停止了，內核態進程有可能在停止的時候握有一些信號量， 所以如果這時候在外設里面去解鎖這個信號量有可能會發生死鎖， 所以在外設的suspend()函數里面進行lock/unlock鎖要非常小心，建議設計時不要在suspend()里面等待鎖。而且因為suspend的時候，有一些Log是無法輸出的，所以一旦出現問題，非常難調試。
       suspend_devices_and_enter的主要功能為：

       1) suspend_console: Suspend console子系統，即printk將不能打印了

       2) dpm_suspend_start: Suspend所有非系統設備，即調用所有注冊設備的suspend回調函數

       3) suspend_enter: 使系統進入要求的sleep狀態，然后停在這兒，只有當系統被中斷或者其他事件喚醒時，此函數才返回

           以下函數只有當wakeup時才被執行：

       4) dpm_resume_end:  resume所有非系統設備，即執行所有注冊設備的resume回調函數

       5) resume_console: resume console子系統，即printk可用了

       詳細代碼如下所示：

            kernel/kernel/power/suspend.c

int suspend_devices_and_enter(suspend_state_t state)
{
    int error;
        /* suspend_pos通過suspend_set_ops來進行注冊，
           它在kernel/arch/arm/mach-xx/pm.c中定義，其函數名
           可能為xx_pm_ops,例子如下：
       static struct platform_suspend_ops rk30_pm_ops = {
        .enter      = xx_pm_enter,
        .valid      = suspend_valid_only_mem,
        .prepare    = xx_pm_prepare,
        .finish     = xx_pm_finish,
       };
    */

    if (!suspend_ops)
        return -ENOSYS;

    trace_machine_suspend(state);
    if (suspend_ops->begin) {
        error = suspend_ops->begin(state);
        if (error)
            goto Close;
    }
    suspend_console(); // suspend console子系統，printk將不能打印了
    suspend_test_start();
    error = dpm_suspend_start(PMSG_SUSPEND);  // suspend所有非系統設備
                                                  // 即執行所有設備的suspend回調函數
    if (error) {
        printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to suspend\n");
        goto Recover_platform;
    }
    suspend_test_finish("suspend devices");
    if (suspend_test(TEST_DEVICES))
        goto Recover_platform;

    error = suspend_enter(state); // 系統進入要求的sleep狀態，
                                      // 只有當wakeup時，此函數才返回

 Resume_devices:
    suspend_test_start();
    dpm_resume_end(PMSG_RESUME);  // resume所有非系統設備
                                      // 即執行所有設備的resume回調函數
    suspend_test_finish("resume devices");
    resume_console();             // resume console子系統，即printk可用了
 Close:
    if (suspend_ops->end)
        suspend_ops->end();
    trace_machine_suspend(PWR_EVENT_EXIT);
    return error;

 Recover_platform:
    if (suspend_ops->recover)
        suspend_ops->recover();
    goto Resume_devices;
}

 

3.2.1 suspend_console

        Suspend console子系統，即printk將不能打印了

 

void suspend_console(void)
{
    if (!console_suspend_enabled)
        return;
    printk("Suspending console(s) (use no_console_suspend to debug)\n");
    console_lock();
    console_suspended = 1;
    up(&console_sem);
}

 

3.2.2 dpm_suspend_start  (PMSG_SUSPEND)

        Suspend所有非系統設備，即調用所有注冊設備的suspend回調函數

/**
 * dpm_suspend_start - Prepare devices for PM transition and suspend them.
 * @state: PM transition of the system being carried out.
 *
 * Prepare all non-sysdev devices for system PM transition and execute "suspend"
 * callbacks for them.
 */
int dpm_suspend_start(pm_message_t state)
{
    int error;

    error = dpm_prepare(state);  // 根據dpm_list生成dpm_prepared_list
    if (!error)
        error = dpm_suspend(state); //根據dpm_prepared_list生成dpm_suspended_list
    return error;
}

  

3.2.3 suspend_enter 

  

    使系統進入要求的sleep狀態，然后停在這兒，只有當系統被中斷或者其他事件喚醒時，此函數才返回，其詳細代碼如下：

/**
 *  suspend_enter - enter the desired system sleep state.
 *  @state:     state to enter
 *
 *  This function should be called after devices have been suspended.
 */
static int suspend_enter(suspend_state_t state)
{
    int error;

    if (suspend_ops->prepare) {
        error = suspend_ops->prepare(); //即執行xx_pm_prepare
        if (error)
            goto Platform_finish;
    }

    error = dpm_suspend_noirq(PMSG_SUSPEND); //使所有外設驅動不再接收中斷
    if (error) {
        printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to power down\n");
        goto Platform_finish;
    }

    if (suspend_ops->prepare_late) {
        error = suspend_ops->prepare_late();
        if (error)
            goto Platform_wake;
    }

    if (suspend_test(TEST_PLATFORM))
        goto Platform_wake;

    error = disable_nonboot_cpus(); // 停止非啟動CPU
    if (error || suspend_test(TEST_CPUS))
        goto Enable_cpus;

    arch_suspend_disable_irqs(); // 關閉中斷
    BUG_ON(!irqs_disabled());

    error = syscore_suspend();  // 執行注冊在syscore_ops_list的syscore_ops的suspend函數
    if (!error) {
        if (!(suspend_test(TEST_CORE) || pm_wakeup_pending())) {
            error = suspend_ops->enter(state); // KEY: 即執行xx_pm_enter，喚醒時才返回
            events_check_enabled = false;
        }
        syscore_resume(); // 執行注冊在syscore_ops_list的syscore_ops的resume函數
    }

    arch_suspend_enable_irqs(); // 打開中斷
    BUG_ON(irqs_disabled());

 Enable_cpus:
    enable_nonboot_cpus(); // 啟動非啟動CPU

 Platform_wake:
    if (suspend_ops->wake)
        suspend_ops->wake();

    dpm_resume_noirq(PMSG_RESUME); //使所有外設驅動接收中斷

 Platform_finish:
    if (suspend_ops->finish)
        suspend_ops->finish(); //即執行xx_pm_finish

    return error;
}

  

3.2.4 dpm_resume_end  (PMSG_RESUME)

        resume所有非系統設備，即執行所有注冊設備的resume回調函數

/**
 * dpm_resume_end - Execute "resume" callbacks and complete system transition.
 * @state: PM transition of the system being carried out.
 *
 * Execute "resume" callbacks for all devices and complete the PM transition of
 * the system.
 */
void dpm_resume_end(pm_message_t state)
{
    dpm_resume(state); //根據dpm_suspended_list生成dpm_prepared_list
    dpm_complete(state); //根據dpm_prepared_list生成dpm_list
}

 

3.2.5 resume_console

         resume console子系統，即printk可用了

void resume_console(void)
{
    if (!console_suspend_enabled)
        return;
    down(&console_sem);
    console_suspended = 0;
    console_unlock();
}

 

3.3 Suspend結束(suspend_finish)

    其主要功能如下(它是suspend_prepare的逆過程)：

      1) 解凍所有進程；

      2) 打開用戶態helper進程；

      3) 廣播系系統suspend結束的Notify；

      4) 釋放分配的虛擬終端。

     其詳細代碼如下：
 

static void suspend_finish(void)
{
    suspend_thaw_processes();  //解凍所有進程
    usermodehelper_enable();   // 打開用戶態helper進程
    pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND); // 廣播系系統suspend結束的Notify
    pm_restore_console();  // 釋放分配的虛擬終端
}