前言
终究是问题，在讲我们平时学习零散的知识用到一起。最近老师安排了一个任务，在实现这个任务的时候，发现除了一个bug。是关于atf中gic配置的。但是这个是在s3过程中配置。
之前也学习过这几个东西，但是都是分散的！！！
但是这次这个问题，让我把这几个点简单的联系了起来。
感谢前辈的优秀blog！！！
以下将这次用到的几个知识做个整理：
在学习wdg源码的时候，看到了一个变量的定义方式：DECLARE_PER_CPU
一、per-CPU变量
1-前言-为什么需要per-CPU变量
假设系统中有4个cpu， 同时有一个变量在各个CPU之间是共享的，每个cpu都有访问该变量的权限。
当cpu1在改变变量v的值的时候，cpu2也需要改变变量v的值。这时候就会导致变量v的值不正确。这时候机智的你就会说，在cpu1访问变量v的时候可以使用原子操作加锁，cpu2访问变量v的时候需要等待。可是机智的是否考虑过加锁对性能的影响，原子操作对cpu是极耗cpu的。
再考虑一种情况，现在高速的cpu都带有高速缓冲cache。它介于cpu和主存之间，主要作用是加快cpu的访问速度。因为主存的访问速度相比cpu读写比较慢，在之间引入cache之后，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。
比如cpu1对变量v操作子后，变量v的值就发生了变化。而cpu2, cpu3, cpu4的cache中的值还是以前的值，所以这时候就需要将cpu2, cpu3, cpu4的cache中的值变为无效的，当cpu2读取变量v的时候就需要从内存中读取v。所以当某一个cpu对共享数据v做操作后，比较对其余的cache做无效操作，这也是对性能有所损耗的。
所以，就引入了per-cpu变量。
2-什么是per-CPU变量
per-CPU变量是linux系统一个非常有趣的特性，它为系统中的每个处理器都分配了该变量的副本。这样做的好处是，在多处理器系统中，当处理器操作属于它的变量副本时，不需要考虑与其他处理器的竞争的问题，同时该副本还可以充分利用处理器本地的硬件缓冲cache来提供访问速度。
per-CPU按照存储变量的空间来源分为静态per-CPU变量和动态per-CPU变量，前者的存储空间是在代码编译时静态分配的，而后者的存储空间则是在代码的执行期间动态分配的。
3-静态per-CPU变量声明和定义
声明DECLARE_PER_CPU宏：
<include/linux/percpu-defs.h> ---------------------------------------------------------------- #define DECLARE_PER_CPU(type, name) \ DECLARE_PER_CPU_SECTION(type, name, "") #define DECLARE_PER_CPU_SECTION(type, name, sec) \ extern __PCPU_ATTRS(sec) __typeof__(type) name #define __PCPU_ATTRS(sec) \ __percpu __attribute__((section(PER_CPU_BASE_SECTION sec))) \ PER_CPU_ATTRIBUTES
<include/asm-generic/percpu.h> ----------------------------------------------------- #ifndef PER_CPU_BASE_SECTION #ifdef CONFIG_SMP #define PER_CPU_BASE_SECTION ".data..percpu" #else #define PER_CPU_BASE_SECTION ".data" #endif #endif
对上的宏定义DECLARE_PER_CPU使用例子： DECLARE_PER_CPU(int, val)来详细说明。
DECLARE_PER_CPUT(int, val) -> DECLARE_PER_CPU_SECTION(int, val, "") -> extern __PCPU_ATTRS("") __typeof__(int) val -> extern __percpu __attribute__((section(".data..percpu"))) int val
从上面的分析可以看出，该宏在源代码中声明了__percpu int val变量，该变量放在一个名为”.data…percpu”的section中。
定义DEFINE_PER_CPU宏：
<include/linux/percpu-defs.h> ---------------------------------------------------------------- #define DEFINE_PER_CPU(type, name) \ DEFINE_PER_CPU_SECTION(type, name, "") #define DEFINE_PER_CPU_SECTION(type, name, sec) \ __PCPU_ATTRS(sec) PER_CPU_DEF_ATTRIBUTES \ __typeof__(type) name #ifndef PER_CPU_DEF_ATTRIBUTES #define PER_CPU_DEF_ATTRIBUTES #endif
对以上DEFINE_PER_CPU依然使用DEFINE_PER_CPU(int, val)做举例说明：
DEFINE_PER_CPU(int, val) -> DEFINE_PER_CPU_SECTION(int, val, "") ->__PCPU_ATTRS("") __typeof__(int) val -> __percpu __attribute__((section(".data..percpu"))) int val
可以看到，相比与DECLARE_PER_CPU，DEFINE_PER_CPU只是去掉了变量前面的extern, 所以使用DEFINE_PER_CPU(int,val)将会在源码中定义一个变量：
__percpu __attribute__((section(".data..percpu"))) int val
以下是per-CPU所有的形式的声明和定义：
4-静态per-CPU变量的链接脚本
在上一节per-CPU变量的声明和定义中，可以看到最后的变量都是存在一个”.data…percpu”段中。
. = ALIGN((1 << 12)); .data..percpu : AT(ADDR(.data..percpu) - 0) { __per_cpu_load = .; __per_cpu_start = .; *(.data..percpu..first) . = ALIGN((1 << 12)); *(.data..percpu..page_aligned) . = ALIGN(64); *(.data..percpu..read_mostly) . = ALIGN(64); *(.data..percpu) *(.data..percpu..shared_aligned) __per_cpu_end = .; }
可见，内核在编译链接的时候会把所有静态定义的per-CPU变量统一放到”.data…percpu”section中。链接器生成__per_cpu_start和__per_cpu_end两个变量表示该section的起始和结束地址。
5-动态分配per-CPU变量
- 分配函数
#define alloc_percpu(type) \ (typeof(type) __percpu *)__alloc_percpu(sizeof(type), \ __alignof__(type))
根据类型type，分配per-CPU变量
- 释放函数
void free_percpu(void __percpu *ptr)
释放ptr所指向的per-CPU变量。
6-使用静态per-CPU变量
因为per-CPU不能像一般的变量那样访问，必须使用内核提供的函数：
#define get_cpu_var(var) \ (*({ \ preempt_disable(); \ this_cpu_ptr(&var); \ })) #define put_cpu_var(var) \ do { \ (void)&(var); \ preempt_enable(); \ } while (0)
因为在get_cpu_var函数中关掉了抢占，所以在put_cpu_var中需要开启抢占。显然get函数和put函数需要匹配使用。
机智的你可能会问，为什么还需要关闭抢占，因为对于per-CPU来说已经是单处理器了。但是机智的你没有想到的是，在cpu访问per-CPU的时候，突然系统发生了一次紧急抢占，这时候cpu还在处理per-CPU变量，一旦被抢占了cpu资源，可能当前进程会换出处理器。所以关闭抢走还是必要的。
如果需要访问其他处理器的副本，可以使用函数per_cpu(var, cpu)
#define per_cpu(var, cpu) (*per_cpu_ptr(&(var), cpu))
使用动态per-CPU变量
#define get_cpu_ptr(var) \ ({ \ preempt_disable(); \ this_cpu_ptr(var); \ }) #define put_cpu_ptr(var) \ do { \ (void)(var); \ preempt_enable(); \ } while (0) #define per_cpu_ptr(ptr, cpu) ({ (void)(cpu); VERIFY_PERCPU_PTR(ptr); })
其实我主要的目的是学习s3-suspend的流程，其中s3的流程。
suspend流程有着明晰的划分：PM Core–>Device PM–>syscore–>machine
其中wdg就是通过syscore实现suspend与resume的。于是这里来看看syscore是什么？
二、kernel syscore
1-syscore的概览
struct syscore_ops里有四个成员，一个list，三个函数指针（suspend, resume and shutdown）。
模块如果需要向syscore注册，先定义一个struct syscore_ops型变量（可只给部分函数指针赋值），然后使用register_syscore_ops进行注册，反之也可用unregister_syscore_ops解除注册。
syscore_suspend/syscore_resume 在系统的suspend/resume 中被调用，syscore_shutdown 在系统关机或者重启时被调用，对模块的工程师来说，知道它们会被调用就行了，如果是负责suspend/resume/shutdown/reboot，需要了解它们什么时候会被调用。
个人感觉可把一些重要的、需要晚于device进行suspend或者shutdown的动作，放到syscore中；或者把需要早于device进行resume的动作，放到syscore中。
2-syscore源码篇
syscore作为低功耗流程的一部分，其涉及的文件主要有syscore_ops.h和syscore.c，这一级别的回调函数是在完全屏蔽中断的场景下进行的。
1、主要结构体struct syscore_ops
该结构体是syscore操作的对象类型。
struct syscore_ops { struct list_head node;//用于链表控制，注册和删除syscore对象时操作此链表完成 int (*suspend)(void);//睡眠流程时回调函数 void (*resume)(void);//唤醒流程时回调函数 void (*shutdown)(void);//这一级别的回调函数主要用于系统级的重启、停止或者掉电时才会使用 };
2、主要接口：
extern void register_syscore_ops(struct syscore_ops *ops);//注册syscore回调函数 extern void unregister_syscore_ops(struct syscore_ops *ops);//取消注册的回调函数 #ifdef CONFIG_PM_SLEEP extern int syscore_suspend(void);//回调注册的syscore对象的suspend回调函数 extern void syscore_resume(void);//回调注册的syscore对象的resume回调函数 #endif extern void syscore_shutdown(void);//回调注册的syscore对象的shutdown回调函数
3、具体实现，syscore.c
1)全局变量
static LIST_HEAD(syscore_ops_list);//初始化控制链表头结点，统一管理注册的syscore对象 static DEFINE_MUTEX(syscore_ops_lock);//访问上述链表时，通过此互斥信号量来互斥访问
2)register_syscore_ops：
其他组件主要通过此接口来注册回调函数，我们可以看到，把注册的对象存放在了syscore_ops_list链表中。
/** * register_syscore_ops - Register a set of system core operations. * @ops: System core operations to register. */ void register_syscore_ops(struct syscore_ops *ops) { mutex_lock(&syscore_ops_lock); list_add_tail(&ops->node, &syscore_ops_list); mutex_unlock(&syscore_ops_lock); }
3)unregister_syscore_ops:
与register_syscore_ops功能相反，取消注册，从控制链表中删除。
/** * unregister_syscore_ops - Unregister a set of system core operations. * @ops: System core operations to unregister. */ void unregister_syscore_ops(struct syscore_ops *ops) { mutex_lock(&syscore_ops_lock); list_del(&ops->node); mutex_unlock(&syscore_ops_lock); }
4)syscore_suspend:
该接口回调所有注册对象的suspend接口，该接口在suspend.c的suspend_enter函数中被调用，执行cpu掉电前的最后阶段操作。
/** * syscore_suspend - Execute all the registered system core suspend callbacks. * * This function is executed with one CPU on-line and disabled interrupts. */ int syscore_suspend(void) { struct syscore_ops *ops; int ret = 0; pr_debug("Checking wakeup interrupts\n"); /* Return error code if there are any wakeup interrupts pending. */ ret = check_wakeup_irqs(); if (ret) return ret; WARN_ONCE(!irqs_disabled(), "Interrupts enabled before system core suspend.\n");//我们可以看到，如果此时中断没有屏蔽掉，会有警告产生 list_for_each_entry_reverse(ops, &syscore_ops_list, node)//按照链表逆序执行各个注册对象的suspend回调函数 if (ops->suspend) { if (initcall_debug) pr_info("PM: Calling %pF\n", ops->suspend); ret = ops->suspend(); if (ret) goto err_out; WARN_ONCE(!irqs_disabled(), "Interrupts enabled after %pF\n", ops->suspend); } return 0; err_out: pr_err("PM: System core suspend callback %pF failed.\n", ops->suspend); list_for_each_entry_continue(ops, &syscore_ops_list, node)//如果有失败的，则执行已经执行过suspend回调的对象的resume回调 if (ops->resume) ops->resume(); return ret; } EXPORT_SYMBOL_GPL(syscore_suspend);
5)syscore_resume:
执行注册对象的resume回调，在suspend.c的唤醒流程中被调用
/** * syscore_resume - Execute all the registered system core resume callbacks. * * This function is executed with one CPU on-line and disabled interrupts. */ void syscore_resume(void) { struct syscore_ops *ops; WARN_ONCE(!irqs_disabled(), "Interrupts enabled before system core resume.\n"); list_for_each_entry(ops, &syscore_ops_list, node) if (ops->resume) { if (initcall_debug) pr_info("PM: Calling %pF\n", ops->resume); ops->resume(); WARN_ONCE(!irqs_disabled(), "Interrupts enabled after %pF\n", ops->resume); } }
6)syscore_shutdown:
该接口正常睡眠流程中不涉及调用，主要在sys.c中调用，涉及系统重启、halt等流程。
/** * syscore_shutdown - Execute all the registered system core shutdown callbacks. */ void syscore_shutdown(void) { struct syscore_ops *ops; mutex_lock(&syscore_ops_lock); list_for_each_entry_reverse(ops, &syscore_ops_list, node) if (ops->shutdown) { if (initcall_debug) pr_info("PM: Calling %pF\n", ops->shutdown); ops->shutdown(); } mutex_unlock(&syscore_ops_lock); }
参考链接：
