Android在标准linux基础上对休眠唤醒的实现(转载一)
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Android在标准linux基础上对休眠唤醒的实现(转载二)
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Android在标准linux基础上对休眠唤醒的实现(转载三)
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Android wakelock机制
2011-10-22 22:20:44| 分类：Android+Linux
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PowerManager.WakeLock 有加锁和解锁两种状态，加锁的方式有两种，一种是永久的锁住，这样的锁除非显式的放开，是不会解锁的，所以这种锁用起来要非常的小心。第二种锁是超时锁，这种锁会在锁住后一段时间解锁。
在创建了 PowerManager.WakeLock 后，有两种机制，第一种是不计数锁机制，另一种是计数锁机制。可以通过 setReferenceCounted(boolean value) 来指定，一般默认为计数机制。这两种机制的区别在于，前者无论 acquire() 了多少次，只要通过一次 release()即可解锁。而后者正真解锁是在（ --count
== 0 ）的时候，同样当 (count == 0) 的时候才会去申请加锁，其他情况 isHeld 状态是不会改变的。所以 PowerManager.WakeLock 的计数机制并不是正真意义上的对每次请求进行申请／释放每一把锁，它只是对同一把锁被申请／释放的次数进行了统计再正真意义上的去操作。一下进行了永久锁的测试： 从测试我们可以看到使用计数和计数锁的区别。
1).两个链表，active_wake_locks[WAKE_LOCK_TYPE_COUNT]
active_wake_locks[0]维护的是suspend lock.
active_wake_locks[1]维护的是idle lock.
2).一个链表，inactive_locks来记录所有处于inactive状态的锁.
(二). 下面讲述应用层申请的锁怎么传到kernel下面的，来理解
整个wakelock的框架。
比如/sys/power/wake_lock 下面的PowerManagerService
的生成过程。
1). Android 提供了现成 android.os.PowerManager 类 ,类中
提供 newWakeLock(int flags, String tag)方法来取得相应
层次的锁， 此函数的定义
frameworks/base/core/java/android/os/PowerManager.java
下面，应用程序在申请wake_lock时都会有调用。
实例：
PowerManager pm = (PowerManager)getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
PowerManager.WakeLock wl = pm.newWakeLock
(PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK, “My Tag”);
wl.acquire();//申请锁这个里面会调用PowerManagerService里面acquireWakeLock()
***********************
wl.release(); //释放锁，显示的释放，如果申请的锁不在此释放系统就不会进入休眠。
2). frameworks层
/frameworks/base/services/java/com/android/server/
PowerManagerService.java
这个类是来管理所有的应用程序申请的wakelock。比如音视
频播放器，camera等申请的wakelock都是通过这个类来管理的。
static final String PARTIAL_NAME = "PowerManagerService"
Power.acquireWakeLock(Power.PARTIAL_WAKE_LOCK,
PARTIAL_NAME);
这个函数调用Power类里面的acquireWakeLock()，此时的
PARTIAL_NAME作为参数传递到底层去。
/frameworks/base/core/java/android/os/Power.java
public static native void acquireWakeLock(int lock, String id);
注：native申明的方法在Power类中没有实现，其实现体在
frameworks/base/core/jni/android_os_Power.cpp中，所
以调用Power类的acquireWakeLock()方法时会调用JNI
下的实现方法。
3).JNI层的实现
路径：frameworks/base/core/jni/android_os_Power.cpp
static void acquireWakeLock(JNIEnv *env, jobject clazz,
jint lock, jstring idObj)
{
**************
const char *id = env->GetStringUTFChars(idObj, NULL);
acquire_wake_lock(lock, id);
env->ReleaseStringUTFChars(idObj, id);
}
注：在acquireWakeLock()中调用了
路径下hardware/libhardware_legacy/power/power.c下面
的acquire_wake_lock(lock, id)
4).与kernel层的交互
在power.c下的acquire_wake_lock(lock, id)函数如下：
int acquire_wake_lock(int lock, const char* id)
{
**************
return write(fd, id, strlen(id));
}
注： fd就是文件描述符，在此表示”/sys/power/wake_lock”
id就是从PowerManagerService类中传下来的参数即：
PARTIAL_NAME = "PowerManagerService"
到此就是通过文件系统来与kernel层交互的地方。
接下来我们从Java应用层面, Android framework层面, Linux内核层面分别进行详细的讨论:
应用层的使用:
Android提供了现成android.os.PowerManager类,该类用于控制设备的电源状态的切换.
该类对外有三个接口函数:
void goToSleep(long time); //强制设备进入Sleep状态
Note:
尝试在应用层调用该函数,却不能成功,出现的错误好象是权限不够, 但在Framework下面的Service里调用是可以的.
newWakeLock(int flags, String tag);//取得相应层次的锁
flags参数说明:
PARTIAL_WAKE_LOCK: Screen off, keyboard light off
SCREEN_DIM_WAKE_LOCK: screen dim, keyboard light off
SCREEN_BRIGHT_WAKE_LOCK: screen bright, keyboard light off
FULL_WAKE_LOCK: screen bright, keyboard bright
ACQUIRE_CAUSES_WAKEUP: 一旦有请求锁时强制打开Screen和keyboard light
ON_AFTER_RELEASE: 在释放锁时reset activity timer
Note:
如果申请了partial wakelock,那么即使按Power键,系统也不会进Sleep,如Music播放时
如果申请了其它的wakelocks,按Power键,系统还是会进Sleep
void userActivity(long when, boolean noChangeLights);//User activity事件发生,设备会被切换到Full on的状态,同时Reset Screen off timer.
Sample code:
PowerManager pm = (PowerManager)getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
PowerManager.WakeLock wl = pm.newWakeLock (PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK, “My Tag”);
wl.acquire();
…….
wl.release();
Note:
1. 在使用以上函数的应用程序中,必须在其Manifest.xml文件中加入下面的权限:
"android.permission.WAKE_LOCK" />
"android.permission.DEVICE_POWER" />
2. 所有的锁必须成对的使用,如果申请了而没有及时释放会造成系统故障.如申请了partial wakelock,而没有及时释放,那系统就永远进不了Sleep模式.
Android Framework层面:
其主要代码文件如下:
frameworks\base\core\java\android\os\PowerManager.java
frameworks\base\services\java\com\android\server\PowerManagerService.java
frameworks\base\core\java\android\os\Power.java
frameworks\base\core\jni\android_os_power.cpp
hardware\libhardware\power\power.c
其中PowerManagerService.java是核心, Power.java提供底层的函数接口,与JNI层进行交互, JNI层的代码主要在文件android_os_Power.cpp中,与Linux kernel交互是通过Power.c来实现的, Andriod跟Kernel的交互主要是通过sys文件的方式来实现的,具体请参考Kernel层的介绍.
这一层的功能相对比较复杂,比如系统状态的切换,背光的调节及开关,Wake Lock的申请和释放等等,但这一层跟硬件平台无关,而且由Google负责维护,问题相对会少一些,有兴趣的朋友可以自己查看相关的代码.
Kernel层:
其主要代码在下列位置:
drivers/android/power.c
其对Kernel提供的接口函数有
EXPORT_SYMBOL(android_init_suspend_lock); //初始化Suspend lock,在使用前必须做初始化
EXPORT_SYMBOL(android_uninit_suspend_lock); //释放suspend lock相关的资源
EXPORT_SYMBOL(android_lock_suspend); //申请lock,必须调用相应的unlock来释放它
EXPORT_SYMBOL(android_lock_suspend_auto_expire);//申请partial wakelock, 定时时间到后会自动释放
EXPORT_SYMBOL(android_unlock_suspend); //释放lock
EXPORT_SYMBOL(android_power_wakeup); //唤醒系统到on
EXPORT_SYMBOL(android_register_early_suspend); //注册early suspend的驱动
EXPORT_SYMBOL(android_unregister_early_suspend); //取消已经注册的early suspend的驱动
提供给Android Framework层的proc文件如下:
"/sys/android_power/acquire_partial_wake_lock" //申请partial wake lock
"/sys/android_power/acquire_full_wake_lock" //申请full wake lock
"/sys/android_power/release_wake_lock" //释放相应的wake lock
"/sys/android_power/request_state" //请求改变系统状态,进standby和回到wakeup两种状态
"/sys/android_power/state" //指示当前系统的状态
Android的电源管理主要是通过Wake lock来实现的,在最底层主要是通过如下三个队列来实现其管理:
static LIST_HEAD(g_inactive_locks);
static LIST_HEAD(g_active_partial_wake_locks);
static LIST_HEAD(g_active_full_wake_locks);
所有初始化后的lock都会被插入到g_inactive_locks的队列中,而当前活动的partial wake lock都会被插入到g_active_partial_wake_locks队列中, 活动的full wake lock被插入到g_active_full_wake_locks队列中, 所有的partial wake lock 和full wake lock在过期后或unlock后都会被移到inactive的队列,等待下次的调用.
在Kernel层使用wake lock步骤如下:
1. 调用函数android_init_suspend_lock初始化一个wake lock
2. 调用相关申请lock的函数android_lock_suspend 或 android_lock_suspend_auto_expire请求lock,这里只能申请partial wake lock, 如果要申请Full wake lock,则需要调用函数android_lock_partial_suspend_auto_expire(该函数没有EXPORT出来),这个命名有点奇怪,不要跟前面的android_lock_suspend_auto_expire搞混了.
3. 如果是auto expire的wake lock则可以忽略,不然则必须及时的把相关的wake lock释放掉,否则会造成系统长期运行在高功耗的状态.
4. 在驱动卸载或不再使用Wake lock时请记住及时的调用android_uninit_suspend_lock释放资源.
系统的状态:
USER_AWAKE, //Full on status
USER_NOTIFICATION, //Early suspended driver but CPU keep on
USER_SLEEP // CPU enter sleep mode
其状态切换示意图如下:
系统正常开机后进入到AWAKE状态, Backlight会从最亮慢慢调节到用户设定的亮度,系统screen off timer(settings->sound & display-> Display settings -> Screen timeout)开始计时,在计时时间到之前,如果有任何的activity事件发生,如Touch click, keyboard pressed等事件, 则将Reset screen off timer, 系统保持在AWAKE状态. 如果有应用程序在这段时间内申请了Full wake
lock,那么系统也将保持在AWAKE状态, 除非用户按下power key. 在AWAKE状态下如果电池电量低或者是用AC供电screen off timer时间到并且选中Keep screen on while pluged in选项,backlight会被强制调节到DIM的状态.
如果Screen off timer时间到并且没有Full wake lock或者用户按了power key,那么系统状态将被切换到NOTIFICATION,并且调用所有已经注册的g_early_suspend_handlers函数, 通常会把LCD和Backlight驱动注册成early suspend类型,如有需要也可以把别的驱动注册成early suspend, 这样就会在第一阶段被关闭. 接下来系统会判断是否有partial wake lock acquired, 如果有则等待其释放, 在等待的过程中如果有user
activity事件发生,系统则马上回到AWAKE状态;如果没有partial wake lock acquired, 则系统会马上调用函数pm_suspend关闭其它相关的驱动, 让CPU进入休眠状态.
系统在Sleep状态时如果检测到任何一个Wakeup source, 则CPU会从Sleep状态被唤醒,并且调用相关的驱动的resume函数,接下来马上调用前期注册的early suspend驱动的resume函数,最后系统状态回到AWAKE状态.这里有个问题就是所有注册过early suspend的函数在进Suspend的第一阶段被调用可以理解,但是在resume的时候, Linux会先调用所有驱动的resume函数,而此时再调用前期注册的early suspend驱动的resume函数有什么意义呢?个人觉得android的这个early
suspend和late resume函数应该结合Linux下面的suspend和resume一起使用,而不是单独的使用一个队列来进行管理.
由于本人对Android研究的时间还不长,也许其中有些地方理解不正确, 甚至是错误的, 请大家谅解. 如果大家发现有疑问的地方,有兴趣也可以一起来讨论.
[color="#000066"]Android Power Management
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