关于S3学习所涉及到的知识(二):Linux设备驱动suspend/resume的顺序

简介: 关于S3学习所涉及到的知识(二):Linux设备驱动suspend/resume的顺序

一、Linux设备驱动suspend/resume的顺序

1-前言

前面我们知道syscore ops的回调是关中断,关非boot cpu的情况下调用的。

suspend/shutdown回调注册的越早越靠后调用,resume回调注册的越早越靠前调用。

syscore的suspend回调是在所有驱动的suspend回调之后被调用,syscore的resume回调在所有驱动的resume回调之前被调用

2-设备驱动顺序

Linux在进入suspend的时候,会首先freeze userspace,然后挨个去调用设备驱动程序的suspend,最后调用architecture dependent的callback(非常奔放的描述了,其实有大量的细节问题存在)。

Resume就是反过来执行一遍,最后重新enable userspace。

那么作为设备驱动程序的编写者来说,主要就是要实现本驱动的suspend/resume逻辑。但是事实上,很多设备之间是有依赖性的,比如在ARM上,很多设备在resume之前,要求 IOMMU 要已经被enable,否则硬件上就会出现问题,因为访问的地址不对了。(所以这里其实有个顺序要求的!!!)

那么Linux是如何设计/定义各个设备驱动之间的suspend/resume的顺序的呢?

简单来说,就是以下几条逻辑:

1、按照其对应的设备(device)注册的先后次序

各设备驱动程序按照其对应的设备(device)注册的先后次序,来决定其suspend/resume的顺序。注意是该驱动对应的设备的注册顺序,不是驱动注册的顺序,所以和驱动的注册优先级无关(也就是和module_init, rootfs_init, subsys_initcall这些无关)。越早被注册的设备,其对应的驱动的suspend越晚被调用,其对应驱动的resume越早被调用;越晚被注册的设备,其对应的驱动的suspend越早被调用,其对应的驱动的resume越晚被调用。

2-使用 DEFER PROBE 的方式来调整驱动 suspend/resume 的顺序

上面所说的逻辑往往不能满足我们的要求,因为现在的设备(device)都通过DT(Device Tree)的方式进行注册。那么,在DTS文件中,出现的越早的设备就越早被注册(可以参考函数 of_platform_populate)。而按照现在upstream linux kernel的约定,设备在DTS文件中,是按照其寄存器的地址,从低到高排序的,所以自然不可能满足我们的需求。

那要怎么办?答案是驱动程序执行probe的时候返回 -EPROBE_DEFER 。

对于现在ARM SoC上的设备和其驱动程序来说,Linux kernel都使用Platform device/Platform driver来描述他们。而Platform driver的probe函数就相当于是驱动的初始化函数,一般用来映射寄存器,分配必需的内存等等,看一个驱动程序的代码,一般也可以从Probe开始看起。

Probe函数返回 -EPROBE_DEFER,指的是当一个设备驱动程序检测到其依赖的设备的驱动程序还没有ready的时候,返回这个出错码告诉kernel driver framework,我需要延缓自身的probe。

还是举上面那个IOMMU的例子,如果一个设备依赖IOMMU,那么该设备的驱动在probe的时候,就应该检测iommu的驱动是否已经ready,如果没有那就要defer自己的probe。在Linux kernel driver framework中,收到驱动probe返回 -EPROBE_DEFER,就会将该驱动放入一个list中,一个workqueue来负责遍历这个list,从而再次执行这些驱动的probe函数(事实上,由于kernel driver framework不知道驱动互相之间的依赖关系,所以一旦有一个驱动成功probe了,kernel都会触发这个workqueue,让其去遍历一遍list)。

上面说的是 -EPROBE_DEFER 的背景故事了,而事实上,当一个驱动的probe返回过 -EPROBE_DEFER ,而最终成功probe之后,kernel就会修改该驱动的suspend/resume的顺序了这就是为什么驱动probe的时候返回 -EPROBE_DEFER 能影响其suspend/resume的次序的原因了:

/*
* Force the device to the end of the dpm_list since
* the PM code assumes that the order we add things to
* the list is a good order for suspend but deferred
* probe makes that very unsafe.
*/
device_pm_lock();
device_pm_move_last(dev);
device_pm_unlock();

上面的代码来自函数:deferred_probe_work_func,也就是上面所说的defer probe的workqueue的工作函数。

所以这里可以看到,当一个驱动最终在probe defer的work函数中probe成功之后,kernel会修改该驱动对应的设备(device)在 dpm_list 中的位置,而 dpm_list 正是kernel suspend/resume 驱动时候遍历的链表。看到调用了函数:device_pm_move_last(dev); 没?这个设备被移到了 dpm_list 的末尾。

事情到此为止,可以说已经有了解决方案:我们可以使用 DEFER PROBE 的方式来调整驱动 suspend/resume 的顺序。不过这里要提一下,还有一条路也是可行的,那就是利用 syscore suspend/resume。

3、syscore suspend/resume

syscore是Linux kernel定义的一个framework,我们可以将我们的驱动注册到syscore中去。syscore比较关键的就是 syscore_ops 这个结构:

struct syscore_ops {
struct list_head node;
int (*suspend)(void);
void (*resume)(void);
void (*shutdown)(void);
};

可以看到只有 suspend/resume/shutdown 这三个ops,所以看到这里大概也可以猜到了,注册到syscore中的驱动,其suspend函数是在所有其他驱动的suspend都调用过之后调用的,而其resume函数是在所有其他驱动的resume调用之前调用的。简单来说,syscore的驱动,suspend被晚调用保证其他驱动suspend的时候,syscore的驱动还活着;syscore的驱动,resume被很早调用,从而保证其他驱动resume的时候,syscore的驱动已经活着了。

要将驱动注册到syscore中很简单,调用函数:register_syscore_ops(&your_driver_syscore_ops); 就可以了。至于上面说到的syscore的suspend/resume的顺序,实现代码在这里:

error = syscore_suspend();
if (!error) {
*wakeup = pm_wakeup_pending();
if (!(suspend_test(TEST_CORE) || *wakeup)) {
error = suspend_ops->enter(state);
events_check_enabled = false;
}
syscore_resume();
}

以上代码来自函数:suspend_enter。可以看到当syscore_suspend被调用之后,就调用architecture dependent的 suspend_ops->enter 了,到这里整个系统就已经停下来了,进入suspend状态了。

而当resume开始,suspend_ops->enter 返回之后,第一个被调用的就是 syscore_resume,所以最开始上面那一段听起来好绕的逻辑就这么区区几行代码解释了。

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