前言
之前说过Google为了在user space阻止系统suspend，为Android设计出一套新的电源管理: wakelocks, early_suspend等。此机制修改了Linux原生的susupend流程，定义子自己的休眠接口。起初Android为了合入此patch和Linux内核开发者有一段时间的讨论。比如此地址：http://lwn.net/Articles/318611/
但是在Linux合入wakeup event framework，提出了wakeup source概念，同时解决suspend和wakeup event之间的同步问题之后。Android也随之抛弃了自己的wakelocks机制，重新利用Linux中wakeup source，设计了全新的wakelock。其实也就将kernel中的wakeup source开放到用户空间。
从wakelock.c上面的注释可以证明这一点。
代码语言：javascript复制/*
* kernel/power/wakelock.c
*
* User space wakeup sources support.
*
* Copyright (C) 2012 Rafael J. Wysocki <rjw@sisk.pl>
*
* This code is based on the analogous interface allowing user space to
* manipulate wakelocks on Android.
*/wakelock对比
user space | kernel | |
|---|---|---|
旧wakelock | 往/sys/power/wake_lock写入字符串阻止系统进入suspend。 往/sys/power/wake_unlock写入字符串系统可以进入suspend。 | wakelock在suspend的流程上加把锁，阻止suspend。 wakeunlock就是去掉这把锁。 |
新wakelock | 基于wakeup event framework机制。 wakelock就是在kernel space激活一个wakeup event。 wakeunlock就是deactive一个wakeup event。 |
对user space来说，wakelock还是以前的wakelock，使用方法没变，API也没有变化。
对kernel space来说，变化是相当大，具体变化如上表。
数据结构
代码语言：javascript复制struct wakelock {
char *name;
struct rb_node node;
struct wakeup_source ws;
#ifdef CONFIG_PM_WAKELOCKS_GC
struct list_head lru;
#endif
};.name: 该wakelock对应的name。
.node: 红黑树节点，用于存储该wakelock。
.ws: 该wakelock对应的wakeup source。因为wakelock就是一个user space的wakeup source。
.lru: 用于wakelock的回收机制。
代码分析
上面也说了，往/sys/power/wake_lock写入字符串就阻止系统suspend下去，我们就带者这个思路一直探索下去。:)
代码语言：javascript复制static ssize_t wake_lock_store(struct kobject *kobj,
struct kobj_attribute *attr,
const char *buf, size_t n)
{
int error = pm_wake_lock(buf);
return error ? error : n;
}此函数直接调用了pm_wake_lock函数。
代码语言：javascript复制int pm_wake_lock(const char *buf)
{
const char *str = buf;
struct wakelock *wl;
u64 timeout_ns = 0;
size_t len;
int ret = 0;
if (!capable(CAP_BLOCK_SUSPEND))
return -EPERM;
while (*str && !isspace(*str))
str ;
len = str - buf;
if (!len)
return -EINVAL;
if (*str && *str != 'n') {
/* Find out if there's a valid timeout string appended. */
ret = kstrtou64(skip_spaces(str), 10, &timeout_ns);
if (ret)
return -EINVAL;
}
mutex_lock(&wakelocks_lock);
wl = wakelock_lookup_add(buf, len, true);
if (IS_ERR(wl)) {
ret = PTR_ERR(wl);
goto out;
}
if (timeout_ns) {
u64 timeout_ms = timeout_ns NSEC_PER_MSEC - 1;
do_div(timeout_ms, NSEC_PER_MSEC);
__pm_wakeup_event(&wl->ws, timeout_ms);
} else {
__pm_stay_awake(&wl->ws);
}
wakelocks_lru_most_recent(wl);
out:
mutex_unlock(&wakelocks_lock);
return ret;
}1. 判断当前task是否有suspend系统的权限。
2. 解析传入进来的字符串，如果传入的字符串为"123 1000"，则123就是wakelock存入到buf中，1000为定时器超时时间存入到timeout_ms中。
3. 调用wakelock_lookup_add函数，查找是否有相同的name的wakelock，如果有直接返回。如果没有，重新创建wakelock，然后将此wakelock加入到wakelocks_tree中，同时创建该wakelock对应的wakeup source。
4. 如果该wakelock有超时时间，则调用__pm_wakeup_event函数上报一个timeout_ns的wakeup events。否则调用__pm_stay_awake函数上报一个没有超时的wakeup events。
代码语言：javascript复制static struct wakelock *wakelock_lookup_add(const char *name, size_t len,
bool add_if_not_found)
{
struct rb_node **node = &wakelocks_tree.rb_node;
struct rb_node *parent = *node;
struct wakelock *wl;
while (*node) {
int diff;
parent = *node;
wl = rb_entry(*node, struct wakelock, node);
diff = strncmp(name, wl->name, len);
if (diff == 0) {
if (wl->name[len])
diff = -1;
else
return wl;
}
if (diff < 0)
node = &(*node)->rb_left;
else
node = &(*node)->rb_right;
}
if (!add_if_not_found)
return ERR_PTR(-EINVAL);
if (wakelocks_limit_exceeded())
return ERR_PTR(-ENOSPC);
/* Not found, we have to add a new one. */
wl = kzalloc(sizeof(*wl), GFP_KERNEL);
if (!wl)
return ERR_PTR(-ENOMEM);
wl->name = kstrndup(name, len, GFP_KERNEL);
if (!wl->name) {
kfree(wl);
return ERR_PTR(-ENOMEM);
}
wl->ws.name = wl->name;
wakeup_source_add(&wl->ws);
rb_link_node(&wl->node, parent, node);
rb_insert_color(&wl->node, &wakelocks_tree);
wakelocks_lru_add(wl);
increment_wakelocks_number();
return wl;
}1. 获取红黑树的root节点，通过while循环，在红黑树中根据wakelock的name查找是否有相同的，如果查找到，返回该wakelock。
2. 如果没有找到，判断当前的wakelock的数目是否超过系统的上限。
代码语言：javascript复制static inline bool wakelocks_limit_exceeded(void)
{
return number_of_wakelocks > CONFIG_PM_WAKELOCKS_LIMIT;
}通常CONFIG_PM_WAKELOCKS_LIMIT的数目为100。
3. 重新分配一个新的wakelock，设置wakelock, wakeup source的name，调用wakeup_source_add接口将此wakeup source加入到系统中。
4. 插入此wakelock到红黑树中。
5. 调用wakelocks_lru_add函数将此wakelock加入到wakelocks_lru_list表头，用于回收使用。
代码语言：javascript复制static inline void wakelocks_lru_add(struct wakelock *wl)
{
list_add(&wl->lru, &wakelocks_lru_list);
}6. 增加系统wakelock的数量。
这时候系统持有一个wakelock，kernel层面就是有wakeup event正在处理中。当系统需要susupend的时候，就会调用pending接口检查到有wakeup event事件在处理，就需要abort suspend。只有当user space通过在wake_unlock设置字符串后，系统就可以进入低功耗模式。所以接下来分析deactive wakeup event过程。
代码语言：javascript复制static ssize_t wake_unlock_store(struct kobject *kobj,
struct kobj_attribute *attr,
const char *buf, size_t n)
{
int error = pm_wake_unlock(buf);
return error ? error : n;
}此函数最终调用pm_wake_unlock接口。
代码语言：javascript复制int pm_wake_unlock(const char *buf)
{
struct wakelock *wl;
size_t len;
int ret = 0;
if (!capable(CAP_BLOCK_SUSPEND))
return -EPERM;
len = strlen(buf);
if (!len)
return -EINVAL;
if (buf[len-1] == 'n')
len--;
if (!len)
return -EINVAL;
mutex_lock(&wakelocks_lock);
wl = wakelock_lookup_add(buf, len, false);
if (IS_ERR(wl)) {
ret = PTR_ERR(wl);
goto out;
}
__pm_relax(&wl->ws);
wakelocks_lru_most_recent(wl);
wakelocks_gc();
out:
mutex_unlock(&wakelocks_lock);
return ret;
}1. 依旧需要判断当前task是否有suspend系统的权限。
2. 解析传入的字符串。
3. 依旧调用wakelock_lookup_add函数查找是否有相同name，如果有返回wakelock，否则返回错误。
4. 调用__pm_relax将wakeup source状态置为deactive。
5. 将wakelock从wakelocks_lru_list链表移除，然后又将其添加到链表头。
6. 调用wakelocks_gc执行wakelock的垃圾回收。
wake_lock和wake_unlock在sys中show函数如下，也就是显示系统中所有的lock和unlock的wakelock
代码语言：javascript复制ssize_t pm_show_wakelocks(char *buf, bool show_active)
{
struct rb_node *node;
struct wakelock *wl;
char *str = buf;
char *end = buf PAGE_SIZE;
mutex_lock(&wakelocks_lock);
for (node = rb_first(&wakelocks_tree); node; node = rb_next(node)) {
wl = rb_entry(node, struct wakelock, node);
if (wl->ws.active == show_active)
str = scnprintf(str, end - str, "%s ", wl->name);
}
if (str > buf)
str--;
str = scnprintf(str, end - str, "n");
mutex_unlock(&wakelocks_lock);
return (str - buf);
}此函数也就是遍历红黑树，通过show_active变量判断当前是lock或者unlock的。最后show出来即可。
wakelock垃圾回收
为什么需要垃圾回收？
如果一个wakelock需要频繁创建，销毁，效率就比较低。此时就需要将一些频繁使用的wakelock保存起来，再次使用的时候就可以快速获取。但是当一个系统的wakelock超过系统的上限就需要将一些一直不再使用的wakelock回收，这时候就需要wakelock的回收机制。
1. 定义一个wakelock_lru链表用于保存系统中所有的wakelock
代码语言：javascript复制static LIST_HEAD(wakelocks_lru_list);2. 定义一个变量，记录系统中wakelock的数量。
代码语言：javascript复制static unsigned int wakelocks_gc_count;3. 当创建wakelock的时候调用wakelocks_lru_add函数，将此wakelock添加到wakelock_lru链表head部。
代码语言：javascript复制static inline void wakelocks_lru_add(struct wakelock *wl)
{
list_add(&wl->lru, &wakelocks_lru_list);
}4. 当调用unlock的时候，调用wakelocks_lru_most_recent函数，将wakelock移动到链表的head部，表示此wakelock是最近访问的。
5. 然后调用wakelocks_gc进行wakelock回收。
代码语言：javascript复制static void wakelocks_gc(void)
{
struct wakelock *wl, *aux;
ktime_t now;
if ( wakelocks_gc_count <= WL_GC_COUNT_MAX)
return;
now = ktime_get();
list_for_each_entry_safe_reverse(wl, aux, &wakelocks_lru_list, lru) {
u64 idle_time_ns;
bool active;
spin_lock_irq(&wl->ws.lock);
idle_time_ns = ktime_to_ns(ktime_sub(now, wl->ws.last_time));
active = wl->ws.active;
spin_unlock_irq(&wl->ws.lock);
if (idle_time_ns < ((u64)WL_GC_TIME_SEC * NSEC_PER_SEC))
break;
if (!active) {
wakeup_source_remove(&wl->ws);
rb_erase(&wl->node, &wakelocks_tree);
list_del(&wl->lru);
kfree(wl->name);
kfree(wl);
decrement_wakelocks_number();
}
}
wakelocks_gc_count = 0;
}a. 如果当前系统wakelock小于系统上限(WL_GC_COUNT_MAX=100)，则不用回收。
b. 从wakelocks_lru_list链表的末尾取一个wakelock，因为末尾的都是不经常使用的wakelock。如果此wakelock的idle时间没有超过(WL_GC_TIME_SEC * NSEC_PER_SEC)则不用回收，否则进行回收。
c. 如果此时wakelock的状态是deactive的，则进行回收。
d. 移除该wakelock的wakeup source，同时从红黑树中去除，从wakelock_lru链表去除，释放内存，减少wakelock的数目。
