Linux Suspend过程【转】

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

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1. Linux Suspend简介
2. Suspend流程
3. enter_statePM_SUSPEND_MEM
1. 31 准备并冻结进程suspend_prepare
2. 32 Suspend外部设备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结束suspend_finish

 

1. Linux Suspend简介

Linux Suspend主要有以下三步：

1) 冻结用户态进程和内核态任务 
   2) 调用注册的设备的suspend的回调函数，顺序是按照注册顺序 
   3) 休眠核心设备和使CPU进入休眠态。
   冻结进程(suspend_freeze_processes)是内核把进程列表中所有的进程的状态都设置为停止，并且保存所有进程的上下文。 当这些进程被解冻(suspend_thaw_processes)的时候，他们是不知道自己被冻结过的，只是简单的继续执行。如何让Linux进入Suspend呢？用户可以通过读写sys文件/sys /power/state 是实现控制系统进入休眠，比如：

# echo standby > /sys/power/state

2. Suspend流程

Suspend主要流程如下图所示：

3. enter_state(PM_SUSPEND_MEM)

其主要功能如下：

1) suspend_prepare:   准备进入suspend，并冻结所有进程

2) suspend_devices_and_enter: suspend所有外设，并进入sleep状态，只有当唤醒时，此函数才返回

3) suspend_finish: suspend结束，并被唤醒

enter_state代码如下：

1. // kernel/kernel/power/suspend.c
2. int enter_state(suspend_state_t state)
3. {
4. int error;
5. if (!valid_state(state))
6. return -ENODEV;
7. if (!mutex_trylock(&pm_mutex))
8. return -EBUSY;
9. #ifdef CONFIG_SUSPEND_SYNC_WORKQUEUE
10. suspend_sys_sync_queue();
11. #else
12. sys_sync();
13. printk("done.\n");
14. #endif
15. pr_debug("PM: Preparing system for %s sleep\n", pm_states[state]);
16. error = suspend_prepare(); //准备进入suspend,并冻结所有进程
17. if (error)
18. goto Unlock;
19. if (suspend_test(TEST_FREEZER))
20. goto Finish;
21. pr_debug("PM: Entering %s sleep\n", pm_states[state]);
22. pm_restrict_gfp_mask();
23. error = suspend_devices_and_enter(state); // suspend外部设备
24. pm_restore_gfp_mask();
25. Finish:
26. pr_debug("PM: Finishing wakeup.\n");
27. suspend_finish();  // 结束suspend,并被唤醒
28. Unlock:
29. mutex_unlock(&pm_mutex);
30. return error;
31. }

3.1 准备并冻结进程(suspend_prepare)

在suspend_prepare()中它将完成以下任务：

1) 给suspend分配一个虚拟终端来输出信息；

2) 然后广播一个系统要进入suspend的Notify；

3) 关闭掉用户态的helper进程；

4) 最后调用suspend_freeze_processes()冻结所有的进程，这里将保存所有进程 当前的状态，也许有一些进程会拒绝进入冻结状态，当有这样的进程存在的时候，会导致冻结失败，此函数就会放弃冻结进程，并且解冻刚才冻结的所有进程。

其详细代码如下：

1. static int suspend_prepare(void)
2. {
3. int error;
4. if (!suspend_ops || !suspend_ops->enter)
5. return -EPERM;
6. pm_prepare_console();  // 分配一个console
7. error = pm_notifier_call_chain(PM_SUSPEND_PREPARE); // 发送suspend notify
8. if (error)
9. goto Finish;
10. error = usermodehelper_disable(); // disable用户态的helper进程
11. if (error)
12. goto Finish;
13. error = suspend_freeze_processes(); // 冻结所有进程
14. if (!error)
15. return 0;
16. suspend_thaw_processes();
17. usermodehelper_enable();
18. Finish:
19. pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND);
20. pm_restore_console();
21. return error;
22. }

3.2 Suspend外部设备(suspend_devices_and_enter)

现在， 所有的进程(也包括workqueue/kthread) 都已经停止了，内核态进程有可能在停止的时候握有一些信号量， 所以如果这时候在外设里面去解锁这个信号量有可能会发生死锁， 所以在外设的suspend()函数里面进行lock/unlock锁要非常小心，建议设计时不要在suspend()里面等待锁。而且因为suspend的时候，有一些Log是无法输出的，所以一旦出现问题，非常难调试。
       suspend_devices_and_enter的主要功能为：

1) suspend_console: Suspend console子系统，即printk将不能打印了

2) dpm_suspend_start: Suspend所有非系统设备，即调用所有注册设备的suspend回调函数

3) suspend_enter: 使系统进入要求的sleep状态，然后停在这儿，只有当系统被中断或者其他事件唤醒时，此函数才返回

以下函数只有当wakeup时才被执行：

4) dpm_resume_end:  resume所有非系统设备，即执行所有注册设备的resume回调函数

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

详细代码如下所示：

kernel/kernel/power/suspend.c

1. int suspend_devices_and_enter(suspend_state_t state)
2. {
3. int error;
4. /* suspend_pos通过suspend_set_ops来进行注册，
5. 它在kernel/arch/arm/mach-xx/pm.c中定义，其函数名
6. 可能为xx_pm_ops,例子如下：
7. static struct platform_suspend_ops rk30_pm_ops = {
8. .enter      = xx_pm_enter,
9. .valid      = suspend_valid_only_mem,
10. .prepare    = xx_pm_prepare,
11. .finish     = xx_pm_finish,
12. };
13. */
14. if (!suspend_ops)
15. return -ENOSYS;
16. trace_machine_suspend(state);
17. if (suspend_ops->begin) {
18. error = suspend_ops->begin(state);
19. if (error)
20. goto Close;
21. }
22. suspend_console(); // suspend console子系统，printk将不能打印了
23. suspend_test_start();
24. error = dpm_suspend_start(PMSG_SUSPEND);  // suspend所有非系统设备
25. // 即执行所有设备的suspend回调函数
26. if (error) {
27. printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to suspend\n");
28. goto Recover_platform;
29. }
30. suspend_test_finish("suspend devices");
31. if (suspend_test(TEST_DEVICES))
32. goto Recover_platform;
33. error = suspend_enter(state); // 系统进入要求的sleep状态，
34. // 只有当wakeup时，此函数才返回
35. Resume_devices:
36. suspend_test_start();
37. dpm_resume_end(PMSG_RESUME);  // resume所有非系统设备
38. // 即执行所有设备的resume回调函数
39. suspend_test_finish("resume devices");
40. resume_console();             // resume console子系统，即printk可用了
41. Close:
42. if (suspend_ops->end)
43. suspend_ops->end();
44. trace_machine_suspend(PWR_EVENT_EXIT);
45. return error;
46. Recover_platform:
47. if (suspend_ops->recover)
48. suspend_ops->recover();
49. goto Resume_devices;
50. }

3.2.1 suspend_console

Suspend console子系统，即printk将不能打印了

1. void suspend_console(void)
2. {
3. if (!console_suspend_enabled)
4. return;
5. printk("Suspending console(s) (use no_console_suspend to debug)\n");
6. console_lock();
7. console_suspended = 1;
8. up(&console_sem);
9. }

3.2.2 dpm_suspend_start  (PMSG_SUSPEND)

Suspend所有非系统设备，即调用所有注册设备的suspend回调函数

1. /**
2. * dpm_suspend_start - Prepare devices for PM transition and suspend them.
3. * @state: PM transition of the system being carried out.
4. *
5. * Prepare all non-sysdev devices for system PM transition and execute "suspend"
6. * callbacks for them.
7. */
8. int dpm_suspend_start(pm_message_t state)
9. {
10. int error;
11. error = dpm_prepare(state);  // 根据dpm_list生成dpm_prepared_list
12. if (!error)
13. error = dpm_suspend(state); //根据dpm_prepared_list生成dpm_suspended_list
14. return error;
15. }

3.2.3 suspend_enter

使系统进入要求的sleep状态，然后停在这儿，只有当系统被中断或者其他事件唤醒时，此函数才返回，其详细代码如下：

1. /**
2. *  suspend_enter - enter the desired system sleep state.
3. *  @state:     state to enter
4. *
5. *  This function should be called after devices have been suspended.
6. */
7. static int suspend_enter(suspend_state_t state)
8. {
9. int error;
10. if (suspend_ops->prepare) {
11. error = suspend_ops->prepare(); //即执行xx_pm_prepare
12. if (error)
13. goto Platform_finish;
14. }
15. error = dpm_suspend_noirq(PMSG_SUSPEND); //使所有外设驱动不再接收中断
16. if (error) {
17. printk(KERN_ERR "PM: Some devices failed to power down\n");
18. goto Platform_finish;
19. }
20. if (suspend_ops->prepare_late) {
21. error = suspend_ops->prepare_late();
22. if (error)
23. goto Platform_wake;
24. }
25. if (suspend_test(TEST_PLATFORM))
26. goto Platform_wake;
27. error = disable_nonboot_cpus(); // 停止非启动CPU
28. if (error || suspend_test(TEST_CPUS))
29. goto Enable_cpus;
30. arch_suspend_disable_irqs(); // 关闭中断
31. BUG_ON(!irqs_disabled());
32. error = syscore_suspend();  // 执行注册在syscore_ops_list的syscore_ops的suspend函数
33. if (!error) {
34. if (!(suspend_test(TEST_CORE) || pm_wakeup_pending())) {
35. error = suspend_ops->enter(state); // KEY: 即执行xx_pm_enter，唤醒时才返回
36. events_check_enabled = false;
37. }
38. syscore_resume(); // 执行注册在syscore_ops_list的syscore_ops的resume函数
39. }
40. arch_suspend_enable_irqs(); // 打开中断
41. BUG_ON(irqs_disabled());
42. Enable_cpus:
43. enable_nonboot_cpus(); // 启动非启动CPU
44. Platform_wake:
45. if (suspend_ops->wake)
46. suspend_ops->wake();
47. dpm_resume_noirq(PMSG_RESUME); //使所有外设驱动接收中断
48. Platform_finish:
49. if (suspend_ops->finish)
50. suspend_ops->finish(); //即执行xx_pm_finish
51. return error;
52. }

3.2.4 dpm_resume_end  (PMSG_RESUME)

resume所有非系统设备，即执行所有注册设备的resume回调函数

1. /**
2. * dpm_resume_end - Execute "resume" callbacks and complete system transition.
3. * @state: PM transition of the system being carried out.
4. *
5. * Execute "resume" callbacks for all devices and complete the PM transition of
6. * the system.
7. */
8. void dpm_resume_end(pm_message_t state)
9. {
10. dpm_resume(state); //根据dpm_suspended_list生成dpm_prepared_list
11. dpm_complete(state); //根据dpm_prepared_list生成dpm_list
12. }

3.2.5 resume_console

resume console子系统，即printk可用了

1. void resume_console(void)
2. {
3. if (!console_suspend_enabled)
4. return;
5. down(&console_sem);
6. console_suspended = 0;
7. console_unlock();
8. }

3.3 Suspend结束(suspend_finish)

其主要功能如下(它是suspend_prepare的逆过程)：

1) 解冻所有进程；

2) 打开用户态helper进程；

3) 广播系系统suspend结束的Notify；

4) 释放分配的虚拟终端。

其详细代码如下：

1. static void suspend_finish(void)
2. {
3. suspend_thaw_processes();  //解冻所有进程
4. usermodehelper_enable();   // 打开用户态helper进程
5. pm_notifier_call_chain(PM_POST_SUSPEND); // 广播系系统suspend结束的Notify
6. pm_restore_console();  // 释放分配的虚拟终端
7. }