之前介紹了電源的開機和關機重啟，本小節開始介紹省電的技術，其中最暴力的省電方法就是直接拔核hotplug處理，就像需要10個人干活都要吃飯，但是現在活少了最節省的方法就是砍掉幾個人，有點像裁員啊。

1. 省電技術概覽

?對于省電，我們短時間不使用設備的時候可以進行休眠喚醒，長時間不使用就直接關機了。在使用設備的時候可以按照當前需要的性能進行調頻處理就是CPUFreq和DevFeq，當沒重度使用或者只運行系統必須進程的時候可以進行CPU休閑(CPUIdle)、CPU熱插拔(CPU Hotplug)、CPU隔離(Core Isolate)和動態PM(Runtime PM)。

CPUIdle指的是當某個CPU上沒有進程可調度的時候可以暫時局部關掉這個CPU的電源，從而達到省電的目的，當再有進程需要執行的時候再恢復電源。

CPU Hotplug指的是我們可以把某個CPU熱移除，然后系統就不會再往這個CPU上派任務了，這個CPU就可以放心地完全關閉電源了，當把這個CPU再熱插入之后，就對這個CPU恢復供電，這個CPU就可以正常執行任務了。

CPU隔離指的是我們把某個CPU隔離開來，系統不再把它作為進程調度的目標，這樣這個CPU就可以長久地進入Idle狀態了，達到省電的目的。不過CPU隔離并不是專門的省電機制，我們把CPU隔離之后還可以通過set_affinity把進程專門遷移到這個CPU上，這個CPU還會繼續運行。CPU隔離能達到一種介于CPUIdle和CPU熱插拔之間的效果。

Runtime PM指的是設備的動態電源管理，系統中存在很多設備，但是并不是每種設備都在一直使用，比如相機可能在大部分時間都不會使用，所以我們可以在大部分時間把相機的電源關閉，在需用相機的時候，再給相機供電。

cpu hotplug和idle的區別？

hotplug是從硬件上拔掉核下電，idle只是從軟件上進行處理，也就是說調度器在idle時只是不去調用但是核還是可見的，hotplug直接沒這個核了，軟件完全不可見。

?省電管理可以達到省電的目的，但是也會降低系統的性能，包括響應延遲、帶寬、吞吐量等。所以內核又提供了一個PM QoS框架，QoS是Quality Of Service(服務質量)。PM QoS框架一面向顧客提供接口，顧客可以通過這些接口對系統的性能提出要求，一面向各種省電機制下發要求，省電機制在省電的同時也要滿足這些性能要求。PM QoS的顧客包括內核和進程：對于內核，PM QoS提供了接口函數可以直接調用；對于進程，PM QoS提供了一些設備文件可以讓用戶空間進行讀寫。PM QoS對某一項性能指標的要求叫做一個約束，約束分為系統級約束和設備級約束。系統級約束針對的是整個系統的性能要求，設備級約束針對的是某個設備的性能要求。

整體上電源管理也是策略和機制分離的，例如：

hotplug是一個機制，誰去用？可以用戶App制定的策略、溫控策略、系統suspend時需要等。

CPUFreq是策略和機制都包含的。

2. 熱插拔代碼介紹

cpu的狀態包括：possible、present、online、active。

possible狀態的cpu：可理解為存在這個CPU資源，但還沒有納入Kernel的管理范圍。

present狀態的cpu：表示已經被kernel接管。

online狀態的cpu：表示可以被調度器使用。

active狀態的cpu：表示可以被遷移migrate。

?Linux內核在初始的時候，會創建虛擬總線cpu_subsys，每個cpu調用register_cpu注冊時，都會將cpu設備掛在這個總線下。cpu的拔插是通過操作文件節點online實現的，具體拔插操作如下（以cpu1為例）：

echo0>/sys/devices/system/cpu/cpu1/online//拔核操作
echo1>/sys/devices/system/cpu/cpu1/online//插核操作

為什么以cpu1為例?

Linux CPU熱插拔，支持在系統啟動后，關閉任意一個secondary cpu（在ARM架構中，CPU0為boot cpu，不能被關閉），并在需要時重新打開它。

當操作/sys/devices/system/cpu/cpu1/online文件的時候，會執行drivers/base/core.c中online_store（）函數

staticssize_tonline_store(structdevice*dev,structdevice_attribute*attr,
constchar*buf,size_tcount
)
{
boolval;
intret;

ret=strtobool(buf,&val);
if(ret

	

	?這塊有一個sysfs的知識點，就是DEVICE_ATTR_RW(online);聲明了這個宏，就可以在文件系統里面為這個設備熟悉添加一個文件，當向這個文件寫入字符串的時候就會調用拼接出來的online_store（）函數，讀這個文件的時候就會調用online_show（）函數

	
#define__ATTR(_name,_mode,_show,_store){
.attr={.name=__stringify(_name),
.mode=VERIFY_OCTAL_PERMISSIONS(_mode)},
.show=_show,
.store=_store,
}

#define__ATTR_RW(_name)__ATTR(_name,0644,_name##_show,_name##_store)

#defineDEVICE_ATTR_RW(_name)
structdevice_attributedev_attr_##_name=__ATTR_RW(_name)


	

	在online_store（）函數中，拔核就執行device_offline(dev)函數

	device_offline中dev->bus->offline(dev);

	drivers/base/cpu.c中

	
structbus_typecpu_subsys={
.name="cpu",
.dev_name="cpu",
.match=cpu_subsys_match,
#ifdefCONFIG_HOTPLUG_CPU
.online=cpu_subsys_online,
.offline=cpu_subsys_offline,
#endif
};
cpu_device_down
cpu_down
cpu_down_maps_locked
_cpu_down
cpuhp_down_callbacks
takedown_cpu

[CPUHP_TEARDOWN_CPU]={
.name="cpu:teardown",
.startup.single=NULL,
.teardown.single=takedown_cpu,
.cant_stop=true,
},


	

	do_idle狀態機會調用

	
arch_cpu_idle_dead
cpu_die
cpu_die
psci_cpu_die
psci_ops.cpu_off
psci_0_2_cpu_off


	

	?psci_0_2_cpu_off會調用__psci_cpu_off(PSCI_0_2_FN_CPU_OFF, state);最終發送smc指令給ATF，上面的cpu down流程匯總如下圖：

	

	cpu up流程：

	

	具體代碼自己加log，或者打斷點看好些。

	3. ATF中處理

	之前在電源管理入門-1關機重啟詳解中介紹的PSCI協議部分，這里會發送smc指令到ATF。在ATF中同理,會處理這些PSCI協議，這里不詳細介紹了。

	后記

	?本篇文章嘗試用markdown進行編寫，圖片用Midjourney生成，感覺效果還可以，之前每篇文章的排版很費時間。markdown可以只保留最小的一些格式，把注意力關注到文章內容本身，提高效率才能多寫一些文章進行更新。

	審核編輯：湯梓紅