2012年3月23日 星期五

Android Power Management

Overview

Android 的系統狀態可以分成以下五種(暫時忽略idle):


其中代表的意義如下

  • No Power        :  在沒有任何電源的時候( 包含battery/AC)
  • Off                   :  接上電源的時候(還沒按開機, G2)
  • Active              :  power on 之後( S0)
  • Early Suspend  : 當使用者過一段時間沒有動作後或是按下電源鍵,一般就是螢幕暗掉的時候
  • Suspend           : 當系統進入early suspend且沒有wake lock之後( S3 or S4)
以下將分開說明wakelock, earlysuspend/late resume 及suspend


wakelock

Android 的wakelock用途是要避免系統進入 low power mode ex. suspend or earlysuspend。舉個例來說,當我們在播電影的時候,使用者可能只會用"看"而不會去操作,為了避免系統的螢幕被關掉,我們就可以建立一個wakelock。

wakelock in Framework

Android 定義了4種互斥(四選一)的lock,下表分別列出其對於CPU, screen及keyboard的影響如下 :

Flag Value
CPU
Screen
Keyboard
On*
Off
Off
On
Dim
Off
On
Bright
Off
On
Bright
Bright

如果是partial_wake_lock, 系統的CPU永遠會是run的狀態(包含按下power button),其他的lock如果使用者按下power button依然會進入earlysuspend。另外,對於screen還有兩個額外的lock可以加入(如果與partial_wake_lock結合則不會有任何效果):


Flag Value
Description
Normal wake locks don't actually turn on the illumination. Instead, they cause the illumination to remain on once it turns on (e.g. from user activity). This flag will force the screen and/or keyboard to turn on immediately, when the WakeLock is acquired. A typical use would be for notifications which are important for the user to see immediately.
If this flag is set, the user activity timer will be reset when the WakeLock is released, causing the illumination to remain on a bit longer. This can be used to reduce flicker if you are cycling between wake lock conditions.


在上層要使用wakelock可以參考:

PowerManager pm =(PowerManager)mContext.getSystemService(Context.POWER_SERVICE);
PowerManager.WakeLock wl = pm.new WakeLock(PowerManager.SCREEN_DIM_WAKE_LOCK| PowerManager.ON_AFTER_RELEASE,TAG);
wl.acquire();  
// ... 
wl.release();



Earlysuspen/Lateresume

Framework

要進入earlysuspend的情況就是在Android裡
$ echo mem >/sys/power/state 
or
$ echo standby >/sys/power/state 
從earlysuspend回來的方法(lateresume)即是
$ echo on>/sys/power/state

以上圖來說,當使用者沒有動作時,Android的上層就會倒數,到0之後,就會由圖所示的call path一路透過call JNI 鏈結Android_os_Power.cpp再到Power.c最後直接下command給/sys/power/state 進入earlysuspend。此時,只會有panel, touch等等裝置會關閉(depends on kernel 實作)。

Kernel


在進入kernel後,依照上圖的sequence diagram跑,最後在early_suspend_work裡面會透過list_for_each_entry()去call 有註冊進earlysuspend list裡的driver,執行對應的earlysuspend code。


Suspend

wakelock in Kernel

上面介紹的 wakelock 是framework的部分,這裡要提到的wakelock是kernel的部分。當上層透過command新增一個wakelock給kernel的時候eg.
$ echo wakelock_name>/sys/power/wakelock
對於kernel來說,這是一個WAKE_LOCK_SUSPEND的wakelock,另外一種是WAKE_LOCK_IDLE在此忽略。

當新增了一個wakelock,他的流程可以參考上圖。Kernel的wakelock在以下的情況會去檢查是否仍然有wakelock存在
  • 解除wakelock ( $ echo wakelock_name >/sys/power/wake_unlock)
  • wakelock timer expired ( kernel裡面有一個timer會固定時間檢查是否有wakelock存在)

檢查的function是wake_has_wake_lock_locked(),當發現沒有 wakelock的時候就會呼叫suspend_work() 開始執行suspend的工作。相對應的suspend應該都會實作在arch/arm/mach-xxx裏頭。

相關的程式碼

  • frameworks/base/core/java/android/os
    • PowerManager.java
    • Power.java
  • frameworks/base/services/java/com/android/server
    • PowerManagerService.java
  • hardware/libhardware_legacy/power
    • power.c
  • frameworks/base/core/jni
    • android_os_Power.cpp
  • kernel/kernel/power
    • main.c( earlysuspend entry point)
    • wakelock.c
    • userwakelock.c
    • suspend.c
    • earlysuspend.c

Reference

Android Power Management, http://blog.csdn.net/hzdysymbol/article/details/4004791s3c2440電源管理主要問題及其解決方法, http://www.linuxforum.net/forum/printthread.php?Cat=&Board=embedded&main=725407&type=threadAndroid內核驅動——電源管理, http://www.docin.com/p-115475680.html#documentinfoa n d r o i d 休眠與喚醒, http://wenku.baidu.com/view/a4e4ab8483d049649b6658f3.htmlLinuxAndroid休眠喚醒對比(二), http://hi.baidu.com/ch_ff/blog/item/aa660bd8d4f6563811df9b96.htmlLinux Kernel and Android 休眠與喚醒, http://www.thinksrc.com/2010/04/18/suspend-cn.htmlAndroid Power Management, partial wake lock parts, http://tech-sjh.blogspot.com/2011/08/android-power-management-wake-lock.htmlLinuxsuspend機制的設計原理, http://www.4ucode.com/Study/Topic/1282150Tegra board support package for Android

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