一、引文
作為一個內核初學者，經常容易進入“知其然但不知其所以然”的狀態，在power supply子系統中就是這樣，知道如何去添加一個屬性prop，知道psy可以創建一堆文件節點，也知道上層是通過讀取這些節點來獲取供電信息的，但對於其中的細節，便知之甚少。最近深究其中，才逐步發現內核的奧妙所在。
二、Android供電系統框架
power supply(以下簡稱psy)是Linux中從供電驅動抽象出來的子系統，是Linux電源管理的重要組成部分。psy是一個中間層，在kernel中是屬於設備驅動的一部分，psy的作用主要是向用戶空間匯總各類供電的狀態信息。抽象出來的各類信息稱為property，比如供電設備是否連接就對應着POWER_SUPPLY_PROP_ONLINE。在驅動層，主要是兩大模塊，與電池相關的驅動和與充放電管理相關的驅動（對應圖中的battery.c和charger.c）,這兩大模塊主要處理硬件相關的邏輯，在硬件狀態發生變化時，會觸發相關的中斷，驅動層會調用相應的中斷函數，並更新修改相應的psy節點值。驅動負責更新psy節點的狀態，HAL層會去讀這些節點，驅動在檢測硬件、傳感器信息變化會去更新節點值，而HAL層什么時候會去讀取這些節點值呢？以及其中調用的流程是怎樣的？今天就簡單介紹下。
三、power supply子系統簡介
1. 概述
psy子系統的基礎是建立在設備驅動模型之上的，主要運用了其中的class、device、kobject、sysfs、uevent相關知識，也是驅動設備模型的一個具體應用。psy子系統中power_supply_class對應着系統中供電設備類，是一個抽象化的集合，對應着/sys/class/power_supply/目錄，供電設備都在該目錄之下，比如battery設備就對應該目錄下一個子目錄battery，而battery設備的一個屬性則對應battery的一個文件節點，也對應着一個kobject。
2. 相關結構體
psy相關的定義在/include/linux/power_supply.h。
psy_desc是psy子系統中最重要的結構體，該描述符定義了psy的屬性property，以及相關的set/get/is_writeable接口，is_writeable即文件節點的“w”權限，所有節點默認是可讀的。從get函數可以看到調用該函數需要指定某個psy和psp（屬性），結果保存在val中，值得一提的是，val是個union類型，可以傳遞int或char *。
struct power_supply表示一個psy供電設備，比如電池、AC、USB，一般可通過devm_power_supply_register函數注冊成一個psy設備，在注冊設備之前需要定義好該設備的psy_desc。
3. 相關接口函數
相關的函數主要在psy_core.c和psy_sysfs.c中，core主要負責設備狀態變化邏輯，sysfs主要負責文件節點相關邏輯。
最重要的是power_supply_changed，在驅動中檢測到硬件狀態發生變化，會通過該函數調度起psy中的changed_work。該工作隊列負責發送notifier（內核內不同模塊之間）和通過uevent進行change上報。
__power_supply_register負責注冊一個psy設備：
在sysfs中有個power_supply_uevent，該函數在psy class初始化時注冊為設備節點的dev_uevent，在每一個psy目錄下都有一個uevent節點，讀取該節點即調用power_supply_uevent函數。該函數遍歷當前設備下的所有屬性並將結果保存在kobj_uevent_env中，結果以鍵值對的形式進行保存。
- 調用流程
psy子系統主要調度的邏輯都在power_supply_changed_work中。跟蹤這一調用流程可以在驅動中實現的get_property函數增加調用棧打印：
可以看到，在kobject_uevent_env函數中調用對應kset的uevent，會去遍歷每一個屬性節點（dev_uevent），之后，會通過netlink_broadcast函數進行廣播（使用netlink機制），其中廣播的字符串保存在sk_buff->data中，這一字符串以“action_string@devpath”進行拼接，其中action為kobject_action，而devpath則為該psy設備的設備路徑。值得注意的是，使用uevent-netlink機制傳遞的字符串並不會包含psy屬性節點的kobject_uevent_env鍵值對狀態。
四、healthd簡介
由於uevent機制僅將一個簡單的字符串傳遞給了用戶空間，而安卓系統建立在kernel之上，需要思考如何將設備屬性的變化值及時更新到用戶空間，於是就有了healthd服務，healthd目前已經更新到了2.1版本，其主要工作通過epoll_wait來監聽kernel中的uevent事件。具體的函數調用流程圖如下：
相關的代碼路徑主要是在：
/hardware/interfaces/health/；
/system/core/healthd/；
從service.cpp開始理一下調用流程，可以整理出上述的調用流程，黑色線條為初始化流程，紅色線條為當psy-uevent上報后觸發epoll之后的調用流程。與底層節點交互的邏輯都在BatteryMonitor中，在初始化過程中會初始化healthd_config結構體，用於保存psy屬性節點的路徑。
在監聽循環MainLoop函數中，一個while(1)循環，調用epoll_wait()函數來監聽uevent，收到事件之后會調用初始化時注冊好的func（UeventEvent），該函數會通過uevent_kernel_multicast_recv接口去讀取netlink發送的sk_buff->data，通過查找其中的字符串來判斷事件是否為psy子系統發送的，如果不是的話，不會進行處理。進一步的處理流程主要是調用到BatteryMonitor中的updateValues，在該函數中會遍歷讀取psy屬性節點，存儲在HealthInfo結構體中，之后通過BinderHealth中注冊好的回調函數IHealthInfoCallback通知BatterySerice，具體的通知函數為BinderHealth：OnHealthInfoChanged。
Healthd是一個根植於powersupply子系統，並采用了epoll監聽底層節點的uevent事件，之后輪詢底層屬性節點的守護進程。在安卓R版本中，Healthd相關代碼重構為libhealthloop和libhealth2impl，但為了保證向后兼容，可以看到在ScheduleBatteryUpdate()函數中調用了兩次updateValues，這樣會遍歷兩次底層節點造成了冗余。另外在psy-uevent機制中，也有一次屬性節點的遍歷，一共三次遍歷，這就要求底層驅動在更新屬性值時，不能加入耗時的IO操作，否則會影響系統性能。
五、總結
power supply架構的精髓是極大化的發揮了uevent和sysfs的作用，簡單高效地抽象出了與硬件無關的關鍵信息，通過notify機制使得其他內核模塊可以及時獲取相關事件；Healthd通過epoll監聽psy創建的節點uevent，之后再去遍歷讀取結果，這樣是為了避免與kernel的耦合。psy和Healthd比較適合新手學習，能提供一個由外向內的視角去解讀kernel，也能加深對設備驅動模型的理解。熟悉之后可以進行相關的邏輯擴展，也可以進一步學習usb模塊與psy子系統的關系，也可以進一步探究涉及的notify、netlink、epoll等機制。