Android在标准linux基础上对休眠唤醒的实现(二)

三、kernel层源码解析 - wakelock的重要地位

wakelock在android的休眠唤醒机制中扮演着及其重要的角色，主要源码位于文件:kernel/kernel/power/wakelock.c，kernel/include/linux/wakelock.h中。

wakelocks_init()函数所做的工作是整个wakelock可以工作起来的基础，所有这里先说说这个函数。

static int __init wakelocks_init(void)

{

int ret;

int i;

for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(active_wake_locks); i++)

INIT_LIST_HEAD(&active_wake_locks[i]);

// 初始化active_wake_locks数组中的两个类型锁链表: WAKE_LOCK_SUSPEND,WAKE_LOCK_IDLE

#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT // defined

wake_lock_init(&deleted_wake_locks, WAKE_LOCK_SUSPEND,

"deleted_wake_locks");

// 初始化wakelock deleted_wake_locks，同时将其加入到非活动锁链表中

#endif

wake_lock_init(&main_wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "main");

wake_lock_init(&sys_sync_wake_lock, WAKE_LOCK_SUSPEND, "sys_sync");

wake_lock(&main_wake_lock);

wake_lock_init(&unknown_wakeup, WAKE_LOCK_SUSPEND, "unknown_wakeups");

// 初始化wakelock: main, sys_sync, unknown_wakeups, 同时将其加入到非活动锁链表中

// 给 main_wake_lock 加锁

ret = platform_device_register(&power_device);

if (ret) {

pr_err("[wakelocks_init]: platform_device_register failed\n");

goto err_platform_device_register;

}

ret = platform_driver_register(&power_driver);

if (ret) {

pr_err("[wakelocks_init]: platform_driver_register failed\n");

goto err_platform_driver_register;

}

// 新建工作队列和工作者内核线程: sys_sync_work_queue, fs_sync

// suspend_work_queue, suspend

sys_sync_work_queue = create_singlethread_workqueue("fs_sync");

if (sys_sync_work_queue == NULL) {

pr_err("[wakelocks_init] fs_sync workqueue create failed\n");

}

suspend_work_queue = create_singlethread_workqueue("suspend");

if (suspend_work_queue == NULL) {

ret = -ENOMEM;

goto err_suspend_work_queue;

}

#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT

proc_create("wakelocks", S_IRUGO, NULL, &wakelock_stats_fops);

// 创建proc接口

#endif

return 0;

err_suspend_work_queue:

platform_driver_unregister(&power_driver);

err_platform_driver_register:

platform_device_unregister(&power_device);

err_platform_device_register:

wake_lock_destroy(&unknown_wakeup);

wake_lock_destroy(&main_wake_lock);

#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT

wake_lock_destroy(&deleted_wake_locks);

#endif

return ret;

}

可以看到该初始化函数中新建了几个wakelock: deleted_wake_locks、main_wake_lock、sys_sync_wake_lock、unknown_wakeup，他们全部都是WAKE_LOCK_SUSPEND类型的wakelock，说到这里不得不提到wakelock的两种类型了：

1. WAKE_LOCK_SUSPEND – 这种锁如果被某个task持有，那么系统将无法进入休眠。

2. WAKE_LOCK_IDLE – 这种锁不会影响到系统进入休眠，但是如果这种锁被持有，那么系统将无法进入idle空闲模式。

不过常用的所类型还是WAKE_LOCK_SUSPEND，包括userwakelock.c提供给用户空间的新建wakelock的接口，都是建立的第一种锁。另外系统为了分开管理这两种不同类型的锁，建立了两个链表来统一链接不同类型的锁：active_wake_locks[],这个是具有两个链表头的数组，元素0是挂接WAKE_LOCK_SUSPEND类型的锁，而元素1就是挂接WAKE_LOCK_IDLE类型的wakelock了。

接着上面说，这个初始化函数新建这些锁之后，直接将主锁(main_wake_lock)给上锁了,其余都是非锁状态。新建wakelock使用函数wake_lock_init()，该函数设置锁的名字，类型，最后将新建的锁挂接到一个专门链接这些非锁状态的链表inactive_locks上(新建的wakelock初期都是出于非锁状态的，除非显示调用函数wake_lock来上锁)。接着如果使用函数wake_lock()来给特定的wakelock上锁的话，会将该锁从链表inactive_locks上移动到对应类型的专用链表上active_wake_locks[type]上。

wakelock有两种形式的锁：超时锁和非超时锁，这两种形式的锁都是使用函数wake_lock_init()来初始化，只是在上锁的时候会有一点点差别，超时锁使用函数wake_lock_timeout(),而非超时锁使用函数wake_lock(), 这个两个函数会最终调用到同一个函数wake_lock_internal(),该函数依靠传入的不同参数来选择不同的路径来工作。值得注意的是，非超时锁必须手工解锁，否则系统永远不能进入睡眠。下面是wake_lock_internal()函数的片段：

if (!(lock->flags & WAKE_LOCK_ACTIVE))

lock->flags |= WAKE_LOCK_ACTIVE;// wakelock状态为inactive，则更改为active

…

if (has_timeout) { // wake_lock_timeout()会传入1

if (wakelock_debug_mask & DEBUG_WAKE_LOCK)

pr_info("[wake_lock_internal]: %s, type %d, timeout %ld.%03lu\n",

lock->name, type, timeout / HZ,

(timeout % HZ) * MSEC_PER_SEC / HZ);

lock->expires = jiffies + timeout; // 设置超时时间

lock->flags |= WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE; // 超时锁标志

list_add_tail(&lock->link, &active_wake_locks[type]);

}

// acquire a non-timeout wakelock 添加一个非超时锁

else { // wake_lock ()会传入0

if (wakelock_debug_mask & DEBUG_WAKE_LOCK)

pr_info("[wake_lock_internal]: %s, type %d\n", lock->name, type);

lock->expires = LONG_MAX; // 设置成超时时间最大值

lock->flags &= ~WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE; // 非超时锁标志

list_add(&lock->link, &active_wake_locks[type]);

// 将刚刚设置的非超时锁加到对应类型的活动锁链表中

}

解锁的时候，这两种形式的锁所使用函数都是一样了：wake_unlock()，该函数中会首先作如下操作：

lock->flags &= ~(WAKE_LOCK_ACTIVE | WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE);

// 清除锁活动标志和自动超时标志

list_del(&lock->link); // 从锁对应的活动链表上摘除

list_add(&lock->link, &inactive_locks);

// 将unlock的锁挂接到非活动链表inactive_locks上

前面已经说了只有类型为WAKE_LOCK_SUSPEND的wakelock被上锁才会阻止系统进入suspend，那么也就是说只要链表active_wake_locks[WAKE_LOCK_SUSPEND]为NULL，那么系统就可以执行suspend的流程了。Android对linux的改造，让其可以在三种情况下进入linux的标准suspend的流程：

1. wake_unlock()，这个应该是最容易想到的，只要系统有对WAKE_LOCK_SUSPEND类型的wakelock解锁的动作，都有可能会进入suspend流程开始休眠，为什么是有可能呢？因为可能还有超时锁没有被超时解锁。下面看一下代码片段：

void wake_unlock(struct wake_lock *lock)

{

…

if (type == WAKE_LOCK_SUSPEND) // 貌似只在处理这个类型的wakelock

{

long has_lock = has_wake_lock_locked(type);

// 这个函数蛮重要，它来检查type类型的链表上是否还有锁被上锁了。

// 其返回值如果是0，说明没有该类型的锁被持有了；返回非0表明就是这个类型的活动链表上还存在超时锁但是没有非超时锁了，这个返回值就是当前时间距离最后超时的锁超时时间的jiffies值；如果返回-1，那表明还有该类型的非超时锁被持有。

if (wakelock_debug_mask & DEBUG_WAKE_LOCK)

pr_info("[wake_unlock]: has_lock = 0x%x\n" , has_lock);

if (has_lock > 0) {

if (wakelock_debug_mask & DEBUG_EXPIRE)

pr_info("[wake_unlock]: %s, start expire timer, "

"%ld\n", lock->name, has_lock);

mod_timer(&expire_timer, jiffies + has_lock);

// 修改定时器的超时值并add该定时器

}

else // 已经没有超时锁了

{

if (del_timer(&expire_timer)) // 删除定时器

if (wakelock_debug_mask & DEBUG_EXPIRE)

pr_info("[wake_unlock]: %s, stop expire "

"timer\n", lock->name);

if (has_lock == 0)

// !=0,表明还有该类型的非超时锁被持有，现在还不能进入suspend

{

pr_info("[wake_unlock]: (%s) suspend_work_queue suspend_work\n" , lock->name);

queue_work(suspend_work_queue, &suspend_work);

// 提交suspend的工作项，开始执行标准linux的suspend流程

}

}

…

}

spin_unlock_irqrestore(&list_lock, irqflags);

}

2. 超时锁超时之后，定时器的回调函数会执行会查看是否有其他的wakelock, 如果没有, 就在这里让系统进入睡眠。

static void expire_wake_locks(unsigned long data)

{

long has_lock;

unsigned long irqflags;

if (debug_mask & DEBUG_EXPIRE)

pr_info("expire_wake_locks: start\n");

spin_lock_irqsave(&list_lock, irqflags);

if (debug_mask & DEBUG_SUSPEND)

print_active_locks(WAKE_LOCK_SUSPEND);

has_lock = has_wake_lock_locked(WAKE_LOCK_SUSPEND);

if (debug_mask & DEBUG_EXPIRE)

pr_info("expire_wake_locks: done, has_lock %ld\n", has_lock);

if (has_lock == 0)

// 如果没有SUSPEND类型的wakelock处于active，那么将调用suspend

queue_work(suspend_work_queue, &suspend_work);

spin_unlock_irqrestore(&list_lock, irqflags);

}

static DEFINE_TIMER(expire_timer, expire_wake_locks, 0, 0);

列出以下一个重要的函数源码：

static long has_wake_lock_locked(int type)

{

struct wake_lock *lock, *n;

long max_timeout = 0;

BUG_ON(type >= WAKE_LOCK_TYPE_COUNT);

list_for_each_entry_safe(lock, n, &active_wake_locks[type], link) {

if (lock->flags & WAKE_LOCK_AUTO_EXPIRE) {

long timeout = lock->expires - jiffies;

if (timeout <= 0)

expire_wake_lock(lock);

else if (timeout > max_timeout)

max_timeout = timeout;

} else

return -1;

}

return max_timeout;

}

3. 这个可能有人觉得匪夷所思，就是在wake_lock{_ _timeout}()函数中，调用了内部函数wake_lock_internal()。这里只有在对超时锁上锁的时候才有可能进入休眠，如果对一个费超时锁上锁的话，那么就没有必要去检查活动链表了。

static void wake_lock_internal(

struct wake_lock *lock, long timeout, int has_timeout)

{

…

if (type == WAKE_LOCK_SUSPEND) {

current_event_num++;

#ifdef CONFIG_WAKELOCK_STAT

if (lock == &main_wake_lock)

update_sleep_wait_stats_locked(1);

else if (!wake_lock_active(&main_wake_lock))

update_sleep_wait_stats_locked(0);

#endif

if (has_timeout) // 超时锁的时候传进来的是1

expire_in = has_wake_lock_locked(type);

// 检查当前锁类型链表上是否还有锁处于active的状态，无返回0

else

expire_in = -1;

// 如果是非超时锁的话，这里直接赋值-1，省去了活动链表检查步骤了

if (expire_in > 0) {

if (debug_mask & DEBUG_EXPIRE)

pr_info("wake_lock: %s, start expire timer, "

"%ld\n", lock->name, expire_in);

// modify the time wakelock is expired

mod_timer(&expire_timer, jiffies + expire_in);

} else {

if (del_timer(&expire_timer))

if (debug_mask & DEBUG_EXPIRE)