linux電源管理系列(一)

本系列將逐步介紹linux電源管理相關的知識，涉及到常見電源管理機制、linux電源管理機制、linux驅動中有關電源管理的相關接口、內核文檔中關於Linux電源管理架構文檔的分析。如下將以此來介紹相關內容，儘可能作到通俗易懂，條理清晰。

電是如今社會的基礎設施，它點亮了整個世界。隨着移動互聯網的盛行，各類智能設備層出不窮，各類CPU和大屏幕，都在不斷折磨手機的電池，各類刺激的手遊，也在壓榨智能手機的電量。電池技術發展了這麼多年，在沒有新型儲能材料發現以前，考慮到總體的重量和發熱的可接受度，手機電池電量是不會有太大突破的。你們都知道Android是基於Linux開發的，要提升將來智能設備的續航時間，一方面須要提升電池容量，另外一方面，就要站在系統的視角上，像進程調度同樣，調度」電力」，在知足必定負載要求下，儘可能下降功耗，延遲設備使用時間。本篇文章將從下往上，依次介紹電源管理理念在Android智能手機上的設計與實現。

電源管理的對象是各類硬件設備驅動、系統框架中的各類應用調度等（這只是個人初步理解，有什麼不對的地方，請各位指教）。若是以平常生活爲例子來類比，一個成年人，每日三餐，就能夠全速工做一成天，吃飯就像充電同樣，先吃飯，再作事，體內葡萄糖等儲能物質就像電池同樣，在必定的能量供應下，幹越多的活，Boss越歡喜。只在須要馬兒跑時，才讓它吃草，這是電源管理的核心思想，它主要有兩點

１.　靈活的關閉暫時不使用的部分

２． 當須要從新使用那些已經關閉的部分，不能有長時間的等待，且切換狀態不能消耗太多能量。

電源管理使用的前提，是待控制的硬件支持節點功能，可以經過指令暫時關閉，操做系統須要支持電源管理，

常見電源管理機制

在x86機器中，存在兩種電源管理方法，APM(Advanced Power Management,高級電源管理)和ACPI(Advanced Configuration and Power Interface ,高級配置和電源接口)，這兩個標準不能同時容許在Linux上面，默認狀況下，Linux運行ACPI.須要注意，apm和acpi是互相沖突的兩個模塊，用戶在同一時間內只能加載其中之一

 

APM可讓設備處於Suspend(掛起狀態)或者Standby(待機狀態)和檢測電池容量，使用前提，須要BIOS和Linux核心支持，而且有apmd(APM的後臺服務程序)和apm等應用程序。它是基於BIOS的電源管理標準，提供了CPU和設備電源管理的功能，缺陷是對BIOS的過分依賴、新舊BIOS的兼容性、以及沒法判斷電源管理命令是由用戶發起仍是由BIOS發起，不適合新硬件的發展趨勢，爲了彌補APM的缺陷，人們提出了ACPI規範。

ACPI主要是將電源管理的主要執行者由BIOS轉換成操做系統，這樣能夠提供更大的靈活性以及可擴展性。ACPI除了APM的功能以外，還能夠單獨控制外設，有更加細粒化的節點控制。對於的應用程序有acpid和pmtools，下載連接在此

ACPI主要支持三種節點方式：

１.　standby(S1模式)，待機方式：顯示屏斷電，只是主機斷電，此時，敲任何鍵均可以恢復原來狀態

２.　suspend to ram(STR,S3模式)，掛起到內存，系統把當前信息儲存在內存中，只有CPU和內存等幾個關鍵部件，按電源鍵能夠恢復原來狀態

３.　suspend to disk(STD，S4模式),掛起到硬盤，系統在關機前將當前數據先保存在內存中，再把內存寫入硬盤上的交換分區上，用戶下次按開機鍵開啓時，計算機直接從硬盤讀取數據，恢復原來狀態。

ACPI有六種工做狀態：

S0-->全部設備全開

S1-->只關閉CPU(中斷使能)

S2-->關閉CPU和總線時鐘

S5-->關機

 

在/sys/power目錄下

進入對於的模式，只往state輸入對於的狀態標誌位就能夠了。

 

因爲目前沒有從事有關低功耗方面的項目，因此只能是參考一下標準Linux休眠和喚醒機制分析(一～四)來理解，等之後有相關的機會，要抓緊深刻去體會。

 

struct platform_suspend_ops {

    int (*valid)(suspend_state_t state);

    int (*begin)(suspend_state_t state);

    int (*prepare)(void);

    int (*prepare_late)(void);

    int (*enter)(suspend_state_t state);

    void (*wake)(void);

    void (*finish)(void);

    void (*end)(void);

    void (*recover)(void);

};

休眠喚醒的執行過程，依次是begin—>prepare—>prepare_late—>enter—>wake—>finish—>end.

休眠停留在enter函數中，喚醒和休眠是逆過程。

 

在Linux驅動層面，Linux電源管理子系統已經封裝好了統一的接口，各類類型的設備驅動只須要實現相關的接口函數，操做系統在它認爲合適的時候就會通知驅動完成這些操做。在通常設備驅動基礎之上，使用pm_register和pm_unregister進行註冊和註銷，使用pm_access進行休眠可行性檢測,使用pm_callback函數執行狀態通知後的回調響應，使用pm_dev_idle，用於檢測設備idle狀態機制。

對Android還不熟悉，只是知道它在標準的linux休眠喚醒的機制上，增長了early suspend和late resume兩種模式，具體分析待後續相關文章。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

參考資料　：Linux acpi電源管理的高級應用

　　　　　　Linux電源管理_總體架構

5 http://www.acpi.info：ACPI的官方網站，在上面能夠免費得到最新的ACPI規範。

6 http://acpi.sourceforge.net：Linux下支持ACPI項目網站。官方Linux內核中ACPI的版本實際上已經遠遠落後於最新的版本，由於linux穩定版中對任何新特性的加入都是很是當心謹慎的。你能夠從這裏下載最新的ACPI補丁。

7 Linux核心源代碼目錄：Documentation/power/，裏面有開發人員寫的一些關於電源管理在Linux上實現的文檔。