LINUX-PM PM CALLBACK

###1. linux的电源管理架构

linux的电源管理的粗略的架构如下：

simple_pm_arc

在用户接口之下，是由kernel中的 power core(位于kernel/power/)来处理与硬件无关的核心逻辑，往下则是相关的driver，一部分是硬件体系结构相关的driver，另一部分则是各设备驱动实现的电源管理功能

###2. 原始的linux电源管理

在移动设备爆发之前， linux大部分被安装到pc机和服务器上面，性能是首要的追求目标，而电源管理则不是重点，早期的linux电源管理极为粗放，仅仅只是提供了关机，重启，休眠(hibernate，保存到硬盘)，睡眠(sleep，保存到内存)，关闭显示器这些功能

这些功能的用户接口如下：

关机/重启 : 使用系统调用reboot()来实现，另外sysRq(组合键或者写/proc/sys-trigger)也可用于触发reboot
hibernate : echo disk > /sys/power/state
sleep : echo mem > /sys/power/state

###3. reboot的流程

reboot系统调用根据第3个参数的不同，可执行halt， poweroff， restart等不同的动作：

LINUX_REBOOT_CMD_CAD_OFF ：禁用 Ctrl + Alt + Delet组合键重启
LINUX_REBOOT_CMD_CAD_ON ：启用 Ctrl + Alt + Delet组合键重启
LINUX_REBOOT_CMD_HALT
LINUX_REBOOT_CMD_KEXEC : 直接运行另一个kernel，可用于快速重启
LINUX_REBOOT_CMD_POWER_OFF
LINUX_REBOOT_CMD_RESTART
LINUX_REBOOT_CMD_RESTART2

echo c > /proc/sysrq-trigger和echo b > /proc/sysrq-trigger 分别用于crash和reboot系统

reboot_step

kernel_shutdown_prepare 中发出reboot通知，调用所有device的shutdown回调
migrate_to_reboot_cpu 用于将task迁移到boot cpu上并且禁止在其它的cpu上调度任务
syscore_shutdown 调用所有的syscore_ops的shutdown回调
machine_power_xxx 和体系机构相关，调用个体系结构定应的machine_ops结构体中的对应的回调
sysrq直接调用machine_ops的回调来处理，这样会丢失系统运行期间的数据

machine_ops的具体实现和系统架构相关

###4. 设备和驱动的电源管理回调

设备的电源管理是linux的电源管理的核心内容，设备的电源管理回调实现定义好的接口， PM core在合适的时机调用相关的接口将设备置为合适的状态以节省电源

旧版的内核中， PM callback散布在设备模型的各个地方

struct bus_type {
	......
    void (*shutdown)(struct device *dev);
	int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
    int (*resume)(struct device *dev);
    ......
}

struct device_driver {
	......
	void (*shutdown) (struct device *dev);
	int (*suspend) (struct device *dev, pm_message_t state);
	int (*resume) (struct device *dev);
    ......
}

struct class {
	......
    int (*suspend)(struct device *dev, pm_message_t state);
	int (*resume)(struct device *dev);
    ......
}

这么做的后果就是一旦需要添加新的电源管理接口，就需要修改这些数据结构，破坏了数据的封装特性, 新的内核中，将这些回调统一成一个新的数据结构 struct dev_pm_ops, 上述的数据结构只需要包含 dev_pm_ops 即可，当然，为了保持兼容性，旧的callback还是被保留了，但是不建议使用了

dev_pm_ops在 bus_type, device_driver, device_type结构中

新的 dev_pm_ops 结构如下 :

struct dev_pm_ops {
	int (*prepare)(struct device *dev);
	void (*complete)(struct device *dev);
	int (*suspend)(struct device *dev);
	int (*resume)(struct device *dev);
	int (*freeze)(struct device *dev);
	int (*thaw)(struct device *dev);
	int (*poweroff)(struct device *dev);
	int (*restore)(struct device *dev);
	int (*suspend_late)(struct device *dev);
	int (*resume_early)(struct device *dev);
	int (*freeze_late)(struct device *dev);
	int (*thaw_early)(struct device *dev);
	int (*poweroff_late)(struct device *dev);
	int (*restore_early)(struct device *dev);
	int (*suspend_noirq)(struct device *dev);
	int (*resume_noirq)(struct device *dev);
	int (*freeze_noirq)(struct device *dev);
	int (*thaw_noirq)(struct device *dev);
	int (*poweroff_noirq)(struct device *dev);
	int (*restore_noirq)(struct device *dev);
	int (*runtime_suspend)(struct device *dev);
	int (*runtime_resume)(struct device *dev);
	int (*runtime_idle)(struct device *dev);
};

prepare
complete
suspend
resume
freeze
thaw
poweroff
restore
suspend_late
resume_early
freeze_late
thaw_early
poweroff_late
restore_early
suspend_noirq
resume_noirq
freeze_noirq
thaw_noirq
poweroff_noirq
restore_noirq
runtime_suspend
runtime_resume
runtime_idle

以suspend为例，其调用流程为： prepare() -> suspend() -> suspend_late() -> suspend_noirq() 而resume的流程则为 : resume_noirq() -> resume_early() -> resume() -> complete()

runtime_xxx 属于后来引入的runtime_pm，后续会介绍
驱动工程师应该根据熟悉每一个callback的使用场景，根据需要来实现

###5. dev_pm_info和dev_pm_domain

dev_pm_info的成员达到40多个，保存了设备的PM状态，例如能否唤醒，是否已经suspend，此处不一一列举

pm_doamin只包含了一个dev_pm_ops的结构，可能后续会继续添加其它成员， dev_pm_ops 存在于bus_type , device_driver, class, device_type中，他们都属于device driver，对于没有driver的device，若要处理它的电源管理，就需要dev_pm_domain

###6. PM callback的辅助函数

PM core在调用device的PM callback时，需要判断其是否存在，若存在则执行，为此，提供了一堆辅助API：

int pm_generic_prepare(struct device *dev);
int pm_generic_suspend_late(struct device *dev);
int pm_generic_suspend_noirq(struct device *dev);
int pm_generic_suspend(struct device *dev);
int pm_generic_resume_early(struct device *dev);
int pm_generic_resume_noirq(struct device *dev);
int pm_generic_resume(struct device *dev);
int pm_generic_freeze_noirq(struct device *dev);
int pm_generic_freeze_late(struct device *dev);
int pm_generic_freeze(struct device *dev);
int pm_generic_thaw_noirq(struct device *dev);
int pm_generic_thaw_early(struct device *dev);
int pm_generic_thaw(struct device *dev);
int pm_generic_restore_noirq(struct device *dev);
int pm_generic_restore_early(struct device *dev);
int pm_generic_restore(struct device *dev);
int pm_generic_poweroff_noirq(struct device *dev);
int pm_generic_poweroff_late(struct device *dev);
int pm_generic_poweroff(struct device *dev);
void pm_generic_complete(struct device *dev);

以pm_generic_prepare为例，就是查看dev->driver->pm->prepare接口是否存在，如果存在，直接调用并返回结果

PM core需要遍历所有的设备，来执行其PM callback，可以使用如下API

void device_pm_lock(void);
void dpm_resume_start(pm_message_t state);
void dpm_resume_end(pm_message_t state);
void dpm_resume(pm_message_t state);
void dpm_complete(pm_message_t state);
void device_pm_unlock(void);
int dpm_suspend_end(pm_message_t state);
int dpm_suspend_start(pm_message_t state);
int dpm_suspend(pm_message_t state);
int dpm_prepare(pm_message_t state);
int device_pm_wait_for_dev(struct device *sub, struct device *dev);
void dpm_for_each_dev(void *data, void (*fn)(struct device *, void *));

设备驱动模型在add device时，会调用device_pm_add将其添加到全局链表dpm_list中，调用上述API会遍历该链表，对每一个device调用其callback

###7. PM callback的调用顺序

以device_prepare为例，可以看到，依次寻找：

dev->pm_domain
dev->type->pm
dev->class->pm
ev->bus->pm
dev->driver->pm

越往后优先级越高，优先及最高的将被调用，其它的不会被调用其它回调也是如此

linux-PM PM callback

sven